Un composite d'images de la simulation. (À gauche) Densité de gaz projetée de l'environnement galactique il y a environ 10 milliards d'années. Les structures de gaz filamenteux qui alimentent la galaxie principale au centre sont représentées. (au milieu) Vue à vol d'oiseau du disque de gaz de nos jours. Le motif en spirale finement détaillé est clairement visible. (À droite) Vue latérale du même disque de gaz de nos jours. Le gaz froid est représenté en bleu, gaz chaud en vert et gaz chaud en rouge. Crédit :Robert J. J. Grand, Facundo A. Gomez, Federico Marinacci, Ruédiger Pakmor, Volker Springel, David J.R. Campbell, Carlos S. Frenk, Adrian Jenkins et Simon D. M. White
Des milliers de processeurs, téraoctets de données, et des mois de temps de calcul ont aidé un groupe de chercheurs en Allemagne à créer certaines des simulations les plus importantes et les plus hautes résolution jamais réalisées sur des galaxies comme notre Voie lactée.
Dirigé par le Dr Robert Grand du Heidelberger Institut fuer Theoretische Studien, les travaux du Projet Auriga apparaissent dans la revue Avis mensuels de la Royal Astronomical Society .
Les astronomes étudient notre propre galaxie et d'autres avec des télescopes et des simulations, dans un effort pour reconstituer leur structure et leur histoire.
On pense que les galaxies spirales comme la Voie lactée contiennent plusieurs centaines de milliards d'étoiles, ainsi que de grandes quantités de gaz et de poussière.
La forme en spirale est courante, avec un trou noir massif au centre, entouré d'un renflement de vieilles étoiles, et des bras s'enroulant vers l'extérieur où se trouvent des étoiles relativement jeunes comme le Soleil.
Cependant, comprendre comment des systèmes comme notre galaxie ont vu le jour reste une question clé dans l'histoire du cosmos.
L'énorme gamme d'échelles (étoiles, les éléments constitutifs des galaxies, sont chacun environ un billion de fois plus petit en masse que la galaxie qu'ils composent), ainsi que la physique complexe impliquée, représente un formidable défi pour tout modèle informatique.
La densité de matière noire 500 millions d'années après le Big Bang, centré sur ce qui allait devenir la Voie lactée. Rouge, les couleurs bleu et jaune indiquent faible, régions de densité intermédiaire et élevée. Crédit :Robert J. J. Grand, Facundo A. Gomez, Federico Marinacci, Ruédiger Pakmor, Volker Springel, David J.R. Campbell, Carlos S. Frenk, Adrian Jenkins et Simon D. M. White
En utilisant les supercalculateurs Hornet et SuperMUC en Allemagne et un code de pointe, l'équipe a effectué 30 simulations à haute résolution, et 6 à très haute résolution, pour plusieurs mois.
Le code comprend l'un des modèles de physique les plus complets à ce jour. Il comprend des phénomènes tels que la gravité, formation d'étoiles, hydrodynamique des gaz, explosions de supernova, et pour la première fois les champs magnétiques qui imprègnent le milieu interstellaire (le gaz et la poussière entre les étoiles).
Les trous noirs se sont également développés dans la simulation, se nourrissant du gaz qui les entoure, et libérer de l'énergie dans la galaxie plus large.
Le Dr Grand et son équipe ont été ravis des résultats de la simulation. "Le résultat du projet Auriga est que les astronomes pourront désormais utiliser notre travail pour accéder à une mine d'informations, comme les propriétés des galaxies satellites et les très vieilles étoiles trouvées dans le halo qui entoure la galaxie. »
L'équipe voit également l'effet de ces petites galaxies, dans certains cas, en spirale dans la plus grande galaxie au début de son histoire, dans un processus qui aurait pu créer de grands disques en spirale.
Le Dr Grand ajoute :« Pour qu'une galaxie spirale grandisse, il a besoin d'un approvisionnement substantiel de gaz frais de formation d'étoiles autour de ses bords - de plus petites galaxies riches en gaz qui spiralent doucement dans la nôtre peuvent fournir exactement cela. "
Les scientifiques vont maintenant combiner les résultats des travaux du projet Auriga avec les données d'enquêtes provenant d'observatoires comme la mission Gaia, pour mieux comprendre comment les fusions et les collisions ont façonné des galaxies comme la nôtre.
