Wissenschaftler erschaffen Millionen virtueller Universen, um die kosmische Geschichte zu verstehen



Die Beobachtung des Universums durch Teleskope kann Hinweise darauf geben, wie Galaxien Der Blick auf Millionen virtueller Universen auf einem Supercomputer verschaffte Wissenschaftlern mehr Einblick in die Galaxienbildung und die Rolle, die die Dunkle Materie darin spielt.

Ein Team von Wissenschaftlern der Universität von Arizona erstellte Millionen von Universumsimulationen, die jeweils einer anderen Theorie der Galaxienbildung folgten. Jedes simulierte Universum enthielt 12 Millionen Galaxien, die sich zwischen 400 Millionen Jahren nach dem Urknall und die Gegenwart.

"Wir haben 20 Jahre astronomische Beobachtungen zusammengestellt", sagte Peter Behroozi, Assistenzprofessor an der Abteilung für Astronomie der Universität von Arizona, der die Studie leitete, gegenüber Space.com. "Das gab uns viele Informationen über das Universum – wie viele Galaxien gibt es, wie schnell scheinen sie zu wachsen, und viele von ihnen liegen in einem Teil des Himmels dicht beieinander oder sind zufällig verteilt."

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Die Ergebnisse der "Maschinen des virtuellen Universums" enthüllten etwas Überraschendes Sternentstehung. Wissenschaftler hatten gemeinhin geglaubt, dass die Sternentstehung im frühen Universum mit der von emittierten Energie weniger effizient war Schwarze Löcher und Supernova-Explosionen dachte, die Geburt neuer Sterne in Galaxien zu ersticken.

Die jüngste Studie hat jedoch gezeigt, dass die Sternentstehung im frühen Universum möglicherweise effizienter war, was darauf hindeutet, dass schwarze Löcher und sterbende Sterne eine geringere Rolle bei der Verhinderung der Sternentstehung spielen.

"Alle früheren Simulationen schienen darauf hinzudeuten, dass Galaxien im frühen Universum nicht so leicht Sterne bilden", sagte Behroozi. "Aber wir fanden das Gegenteil, diese Sternentstehung war effizienter, als wir in die frühe Geschichte des Universums zurückgingen."

Im jungen Universum ist die supermassive Schwarze Löcher Die meisten Galaxien, die sich im Zentrum der Galaxien befinden, strahlten große Mengen Energie aus, während sie sich von der umgebenden Materie ernährten. Dies verhinderte, dass das Gas abkühlte und in die dichten Taschen fiel, aus denen Sterne hervorgingen. Zusätzlich würde die Strahlung von Supernova-Explosionen aus sterbenden Sternen die Abkühlung des Gases verhindern – genau wie dies der Fall wäre Dunkle Materie, das in der frühen kosmischen Geschichte dichter war und das Gas auf hohen Temperaturen halten würde.

Um diese Theorie zu testen, erstellten die Forscher simulierte Universen, in denen Galaxien weiterhin Sterne produzierten. In anderen simulierten Universen, in denen Galaxien frühzeitig keine Sterne mehr produzieren, hatten die Galaxien eine andere Farbe als die, die wir am Himmel sehen.

"Wenn die Galaxie aufhört, Sterne zu bilden … die Farbe der Galaxie wechselt von blau nach rot", Sagte Behroozi. Das liegt daran, dass solche Galaxien weniger leuchtende, blaue Sterne enthalten, die normalerweise früher aussterben, aber mehr alternde, rote Sterne haben.

"Wenn sich Galaxien so verhalten würden, wie wir dachten, und keine Sterne mehr bilden würden, wäre unser tatsächliches Universum völlig falsch", fügte Behroozi hinzu.

Behroozi und sein Team gaben an, dass sie die virtuelle Universumsmaschine einsetzen wollen, deren Erstellung ein Jahrzehnt in Anspruch nahm, um zu untersuchen, wie sich die Formen von Galaxien im Laufe der Zeit entwickelt haben.

Die Studie wurde am 9. August im Monatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society Tagebuch.

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