
Czy kiedykolwiek marzyłeś o byciu obecnym podczas narodzin pierwszych galaktyk? Być może będziemy w stanie szybko przewinąć do przodu przez miliardy lat kosmicznej ewolucji, aby zobaczyć, jak te galaktyki rosną i kształtują wszechświat, który znamy dzisiaj? Oczywiście, to niestety nie jest możliwe. Ale dzięki nowej, rewolucyjnej i unikalnej audiowizualnej symulacji „wirtualnych wszechświatów” naukowcy stworzyli najlepszy jak dotąd obraz ewolucji kosmicznej, który Ty też możesz zobaczyć i usłyszeć!
„To ekscytujące widzieć, jak z naszego komputera wychodzą «galaktyki», które wyglądają nie do odróżnienia od rzeczywistości i mają wiele wspólnych właściwości, które astronomowie mierzą w rzeczywistych danych, takich jak ich liczba, jasność, kolory i rozmiary” – Carlos Frenk, członek zespołu COLIBRE – napisano w oświadczeniu. „Lubię drażnić moich kolegów-obserwatorów, pytając: «Jak myślisz, z jakiego katalogu galaktyk pochodzą te zdjęcia?» Najbardziej niezwykłe jest to, że jesteśmy w stanie wyprodukować ten syntetyczny wszechświat wyłącznie poprzez rozwiązanie odpowiednich równań fizycznych w rozszerzającym się wszechświecie.
Symulacja odbywa się na superkomputerze COSMA8 na Uniwersytecie w Durham i pozwoliła przezwyciężyć wyzwanie, które inni uznali za nie do pokonania: modelowanie zimnego gazu. Problemem były jednak trudności w takim modelowaniu, ponieważ gwiazdy powstają, gdy zimny gaz i pył zapadają się pod wpływem własnej grawitacji — aby dokładnie symulować gwiazdy, trzeba umieć dokładnie symulować ruchy zimnego gazu. Projekt COLIBRE był także w stanie symulować małe ziarna pyłu i ich wpływ na powstawanie cząsteczek wodoru i blokowanie światła ultrafioletowego, które zapobiegałoby ochłodzeniu się gazu i narodzinom gwiazd.
„Większość gazu wewnątrz prawdziwych galaktyk jest zimna i zapylona, ale w większości poprzednich dużych symulacji trzeba było to ignorować” – stwierdził w oświadczeniu lider COLIBRE Joop Schaye z Uniwersytetu w Lejdzie w Holandii. „Dzięki COLIBRE w końcu uwzględniliśmy te istotne komponenty”.
Jednak choć syntetyczne wszechświaty są dobre, wciąż istnieje jedna kosmiczna zagadka, którą odkrył JWST, na którą nie potrafi odpowiedzieć. Są to tak zwane „małe czerwone kropki”, które ten instrument widział w dużych ilościach w jednym okresie czasu kosmicznego.
Może to być spowodowane tym, że te zagadkowe obiekty – które pojawiają się w ogromnych ilościach 600 milionów lat po Wielkim Wybuchu, ale znikają, gdy Wszechświat ma około 1,5 miliarda lat – są ciężkie czarna dziura posiew.
Chociaż większość symulacji zakończono w 2025 r., niektóre nadal trwają, a analiza dostarczonych już danych zajmie lata.
„Jesteśmy podekscytowani nie tylko nauką, ale także stworzeniem nowych sposobów jej badania” – powiedział w oświadczeniu James Trayford z Uniwersytetu w Portsmouth w Wielkiej Brytanii, który kierował rozwojem modelu pyłu COLIBRE i sonifikacją jego wizualizacji. „Narzędzia te mogą dostarczyć nowych informacji, uczynić naszą dziedzinę bardziej dostępną i pomóc nam zbudować intuicję dotyczącą wzrostu i ewolucji galaktyk”.
Wyniki badania COLIBRE opublikowano w poniedziałek (13 kwietnia) w czasopiśmie Miesięczne powiadomienia Królewskiego Towarzystwa Astronomicznego.