Компьютер показал рождение и смерть Млечного Пути

Сведения о строении Вселенной, ее прошлом и процессах, протекающих в различных космических объектах, астрономы получают не только на основе новых наблюдательных данных. С развитием вычислительной техники ученые получили мощный инструмент, позволяющий и моделировать процессы, которые видны непосредственно, и воссоздавать эволюцию таких сложных объектов, как галактики, звезды и протопланетные диски.

Время — назад

Группа ученых из института вычислительной космологии Университета Дарема использовала суперкомпьютер, чтобы «обратить время вспять» и увидеть первые этапы формирования нашей галактики Млечный Путь. В основу трехмерных вычислений эволюции системы из N-гравитирующих точек легли данные о существующем распределении звезд в гало Млечного Пути. Гало — невидимый сферический компонент галактики, который простирается за ее видимую часть. Состоит гало в основном из очень старых, неярких маломассивных звезд.

Они встречаются и поодиночке, и в виде шаровых скоплений, которые могут включать в себя более миллиона звезд. Моделирование показало, что многие из этих звезд не «коренные жители», а вырваны взаимным притяжением других, сталкивающихся галактик, давших жизнь Млечному Пути. По мнению космологов, ранняя Вселенная включала большое число небольших протогалактик, существовавших относительно недолго. Они постоянно сталкивались, и из осколков этих столкновений формировались галактики, похожие на Млечный Путь. Ученые считают, что их открытие подкрепило теорию, утверждающую, что древнейшие звезды Млечного Пути ранее принадлежали другим галактикам, а не сформировались одновременно с нашей.

Галактические археологи

«Фактически мы стали галактическими археологами, отыскивающими места в галактике, в которых могут скрываться древнейшие звезды. Наши вычисления показывают, насколько по-разному древние артефакты Млечного Пути связаны с событиями, происходившими в далеком прошлом. Как древние пласты породы несут информацию об истории Земли, звездное гало хранит данные о драматичном первоначальном этапе жизни Млечного Пути, который завершился задолго до рождения Солнца», — пояснил автор исследования Эндрю Купер, чья работа напечатана в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Просчитывать эволюцию галактики на основе решения законов движения материи ученые стали с этапа, начавшегося 13 млн лет назад — «вскоре» после Большого взрыва. Пока это наиболее реалистичная модель эволюции, включающая такие тонкие процессы в образовании гало, как «звездные выбросы» — вырывание отдельных звезд из галактик-предшественников притяжением темной материи. Лишь одна из ста звезд Млечного Пути принадлежит гало, которое гораздо больше спиральных рукавов.

«Эти вычисления показывают, что необходимые ключи к пониманию ранней, бурной истории Млечного Пути находятся на задворках галактики», — добавил профессор Карлос Френк, соавтор исследования.

Моделирование эволюции нашей Галактики проводилось в рамках более глобального проекта Aquarius по моделированию возникновения галактик, похожих на Млечный Путь, с использованием суперкомпьютеров.