高擬真度星系模擬器誕生

圖片說明：EAGLE模擬器形成的星系特寫。前兩張圖片分別是距離同一個表面3.26億光年和3260萬光年的特寫，顯示了大環境中的氣體分布。紅色和藍色分別表示高溫氣體和低溫氣體。第三張圖片顯示了距離該表面20萬光年的星光。圖片來源：J. Schaye et al. 2015

 

Joop Schaye教授領導的國際天文學家團隊以荷蘭萊頓大學（Leiden University）和英國杜倫大學（Durham University）為中心，研發出了可以創建真實星系宇宙模擬器，這些星系的質量、體積和年齡與我們觀測到的星系相近。對銀河系強風的模擬使模擬星系與真實星系相近，銀河系強風是指從星系吹出的氣體大風。

 

模擬運行耗時數月，杜倫大學的「宇宙學機器」（Cosmology Machine）和巴黎的「居裡」（Curie）計算機進行了模擬運算，它們分別是英國和法國用於科研的最大計算機之一。天文學家現在能使用模擬結果研究140億年前至今的星系發展。研究結果發表在2015年1月的Monthly Notices of the Royal Astronomical Society上。

 

天文學家已經用計算機模擬研究了多年的星系構成，但是收效甚微。以前的模擬星系常常太重、太小、太老或太圓。

 

EAGLE模擬器（星系及其環境的進化和組成，Evolution and Assembly of GaLaxies and their Environments）模擬得到的星系更接近真實星系。這是因為對銀河系強風的成功模擬，銀河系強風會吹走行星形成所需的氣體。EAGLE模擬得到的星系更輕並更年輕，因為它形成的行星更少而且更晚。行星、超新星爆炸和超大質量黑洞為銀河系強風提供能量，EAGLE模擬的銀河系強風比以前模擬的要強。

 

EAGLE模擬星系的體積和形狀也更接近天文學家在宇宙中觀測到的星系。來自杜倫大學的研究合著者Richard Bower說：「（本研究）計算機生成的宇宙很接近真實的宇宙。模擬的宇宙中遍布著我們使用世界上最大的天文望遠鏡觀測到的各種形狀、大小和顏色的星系，簡直不可思議。在EAGLE模擬中，還能借助按鈕讓時光倒流。」

 

通過開發高度模擬真實星系的模擬器，天文學家現在能研究單個星系進化的細節。來自英國利物浦約翰摩爾斯大學（Liverpool John Moores University）的研究合著者Rob Crain說：「這項研究開啟了新的時代。現在我們能操縱宇宙條件並且研究過去140億年中的星系進化。」