Un composito di immagini dalla simulazione. (Sinistra) Densità di gas proiettata nell'ambiente galattico circa 10 miliardi di anni fa. Sono raffigurate strutture gassose filamentose che alimentano la galassia principale al centro. (Al centro) Veduta dall'alto del disco di gas ai giorni nostri. Il motivo a spirale fine e dettagliato è chiaramente visibile. (Destra) Vista laterale dello stesso disco di gas ai giorni nostri. Il gas freddo è mostrato in blu, gas caldo come verde e gas caldo come rosso. Credito:Robert J. J. Grand, Facundo A. Gomez, Federico Marinacci, Ruediger Pakmor, Volker Springel, David J. R. Campbell, Carlos S. Frenk, Adrian Jenkins e Simon D.M. White
Migliaia di processori, terabyte di dati, e mesi di tempo di calcolo hanno aiutato un gruppo di ricercatori in Germania a creare alcune delle simulazioni più grandi e con la più alta risoluzione mai realizzate di galassie come la nostra Via Lattea.
Guidati dal dottor Robert Grand dell'Heidelberger Institut fuer Theoretische Studien, il lavoro del Progetto Auriga compare sulla rivista Avvisi mensili della Royal Astronomical Society .
Gli astronomi studiano la nostra e altre galassie con telescopi e simulazioni, nel tentativo di ricostruire la loro struttura e la loro storia.
Si pensa che le galassie a spirale come la Via Lattea contengano diverse centinaia di miliardi di stelle, così come abbondanti quantità di gas e polvere.
La forma a spirale è comune, con un enorme buco nero al centro, circondato da un rigonfiamento di vecchie stelle, e braccia che si snodano verso l'esterno dove si trovano stelle relativamente giovani come il Sole.
Tuttavia, capire come sono nati sistemi come la nostra galassia continua a rimanere una questione chiave nella storia del cosmo.
L'enorme gamma di scale (stelle, i mattoni delle galassie, sono ciascuno circa un trilione di volte più piccolo in massa della galassia che compongono), così come la complessa fisica coinvolta, rappresenta una sfida formidabile per qualsiasi modello di computer.
La densità della materia oscura 500 milioni di anni dopo il Big Bang, incentrato su quella che sarebbe diventata la Via Lattea. Rosso, i colori blu e giallo indicano basso, regioni intermedie e ad alta densità. Credito:Robert J. J. Grand, Facundo A. Gomez, Federico Marinacci, Ruediger Pakmor, Volker Springel, David J. R. Campbell, Carlos S. Frenk, Adrian Jenkins e Simon D.M. White
Utilizzando i supercomputer Hornet e SuperMUC in Germania e un codice all'avanguardia, il team ha eseguito 30 simulazioni ad alta risoluzione, e 6 ad altissima risoluzione, per diversi mesi.
Il codice include uno dei modelli fisici più completi fino ad oggi. Include fenomeni come la gravità, formazione stellare, idrodinamica del gas, esplosioni di supernova, e per la prima volta i campi magnetici che permeano il mezzo interstellare (il gas e la polvere tra le stelle).
Anche i buchi neri sono cresciuti nella simulazione, nutrendosi del gas che li circonda, e rilasciando energia nella galassia più ampia.
Il dottor Grand e il suo team sono rimasti entusiasti dei risultati della simulazione. "Il risultato del progetto Auriga è che gli astronomi saranno ora in grado di utilizzare il nostro lavoro per accedere a una grande quantità di informazioni, come le proprietà delle galassie satellite e le stelle molto antiche che si trovano nell'alone che circonda la galassia".
Il team vede anche l'effetto di quelle galassie più piccole, in alcuni casi a spirale nella galassia più grande all'inizio della sua storia, in un processo che avrebbe potuto creare grandi dischi a spirale.
Il dottor Grand aggiunge:"Perché una galassia a spirale cresca di dimensioni, ha bisogno di una scorta sostanziale di gas fresco per la formazione di stelle attorno ai suoi bordi:galassie più piccole ricche di gas che si muovono a spirale dolcemente nella nostra possono fornire esattamente questo".
Gli scienziati ora combineranno i risultati del lavoro del progetto Auriga con i dati dei sondaggi di osservatori come la missione Gaia, per capire meglio come le fusioni e le collisioni abbiano plasmato le galassie come la nostra.
