मिल्की वे बनाना

एक शक्तिशाली सुपरकंप्यूटर पर नौ महीने के नंबर-क्रंचिंग के बाद, शोधकर्ताओं ने एक नकली सर्पिल आकाशगंगा का निर्माण किया है जो हमारे मिल्की वे से मेल खाती है। अब तक, इस तरह की एक आकाशगंगा का अनुकरण करने में असमर्थता ने ब्रह्मांड के प्रचलित ब्रह्मांड मॉडल पर कुछ सवाल उठाए थे, जिसमें ठंडे अंधेरे पदार्थ "गुरुत्वाकर्षण कुओं" का निर्माण करते हैं जो इस मामले को इकट्ठा करते हैं जो सितारों और ग्रहों का निर्माण करते हैं।

कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, सांता क्रूज़ (यूसीएससी) और ज्यूरिख में सैद्धांतिक भौतिकी के संस्थान के शोधकर्ताओं ने एस्ट्रोफिजिकल जर्नल में प्रकाशन के लिए स्वीकार किए गए "एरिस" नामक एक पेपर में अपने निष्कर्षों की रिपोर्ट की। UCSC ने 29 अगस्त 2011 को घोषणा की।

आकाशगंगा में सितारों को दर्शाने वाले एरिस सिमुलेशन पर्यवेक्षकों के रूप में इसे देखेंगे। नीले रंग हाल के स्टार गठन के क्षेत्र हैं, जबकि पुराने क्षेत्रों के साथ रेडर क्षेत्र जुड़े हुए हैं। सर्पिल हथियार आमतौर पर स्टार-गठन होते हैं, और केंद्रीय उभार मूल रूप से 'लाल और मृत' होता है। चित्र साभार: जे। गेदेस और पी। मादौ

पिछले 20 वर्षों से, कंप्यूटर सिमुलेशन में हमारी खुद की तरह एक आकाशगंगा का पुनरुत्पादन करने के प्रयास बड़े पैमाने पर डिस्क आकाशगंगाओं को उत्पन्न करने में विफल रहे हैं जो मिल्की वे की तरह कुछ भी देखते हैं, एक छोटे से केंद्रीय उभार के आसपास एक बड़े फ्लैट डिस्क में सर्पिल बाहों के साथ पुराने सितारों। स्टार गठन का यथार्थवादी अनुकरण एरिस की सफलता की कुंजी था। UCSC के सह-लेखक पिएरो मडाउ ने समझाया:

वास्तविक आकाशगंगाओं में स्टार का गठन एक गुच्छेदार फैशन में होता है, और यह पुन: पेश करने के लिए कि ब्रह्माण्ड संबंधी सिमुलेशन कठिन है। यह पहला सिमुलेशन है जो गैस के उच्च घनत्व वाले बादलों को हल करने में सक्षम है जहां स्टार गठन होता है, और परिणाम एक छोटे उभार और एक बड़ी डिस्क के साथ आकाशगंगा का एक मिल्की वे प्रकार है। यह दिखाता है कि ठंडे अंधेरे पदार्थ का परिदृश्य, जहां डार्क मैटर आकाशगंगा निर्माण के लिए मचान प्रदान करता है, यथार्थवादी डिस्क-वर्धित आकाशगंगाओं को उत्पन्न करने में सक्षम है।

कागज के पहले लेखक, जेवियर गेडेस ने कहा:

मिल्की वे की तरह एक विशाल डिस्क आकाशगंगा बनाने के पिछले प्रयास विफल हो गए थे, क्योंकि नकली आकाशगंगाएं डिस्क के आकार की तुलना में विशाल केंद्रीय उभार के साथ समाप्त हो गई थीं।

एरिस आकाशगंगा एक विशाल सर्पिल आकाशगंगा है, जिसमें चमकीले तारों के केंद्रीय "बार" और आकाशगंगा जैसी आकाशगंगाओं के अनुरूप अन्य संरचनात्मक गुण हैं। इसकी चमक प्रोफ़ाइल, उभार डिस्क अनुपात, तारकीय सामग्री और अन्य प्रमुख विशेषताएं मिल्की वे की टिप्पणियों और एक ही प्रकार की अन्य आकाशगंगाओं की सीमा के भीतर हैं।

एरिस सिमुलेशन (शीर्ष) और मिल्की वे (नीचे) दिखाते हुए तुलना। छवि क्रेडिट: एस। कैलगारी, जे। गुएड्स, 2MASS सहयोग

गेदेस ने कहा:

हमने कई अलग-अलग तरीकों से आकाशगंगा को विच्छेदित किया, यह पुष्टि करने के लिए कि यह टिप्पणियों के साथ फिट बैठता है।

मदाऊ के अनुसार, परियोजना को सुपर कंप्यूटर समय के बड़े निवेश की आवश्यकता थी, जिसमें नासा के अत्याधुनिक प्लीएड्स सुपरकंप्यूटर पर 1.4 मिलियन प्रोसेसर-घंटे शामिल हैं, साथ ही यूसीएससी और स्विस नेशनल सुपरकंप्यूटिंग सेंटर में सुपर कंप्यूटरों पर अतिरिक्त सहायक सिमुलेशन। मदाऊ ने कहा:

हमने कुछ जोखिम उठाए, अतिरिक्त-उच्च रिज़ॉल्यूशन वाली एकल आकाशगंगा का अनुकरण करने के लिए सुपरकंप्यूटर समय की एक बड़ी राशि खर्च की।

मिल्की वे आकाशगंगा का 360 डिग्री का फलक। छवि क्रेडिट: ईएसओ / एस। Brunier

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परिणाम प्रचलित शीत डार्क मैटर थ्योरी का समर्थन करते हैं, जिसमें ब्रह्मांड में संरचना का विकास डार्क मैटर के गुरुत्वाकर्षण संबंधी संवेगों से संचालित होता है ( डार्क क्योंकि यह देखा नहीं जा सकता है, और ठंडा क्योंकि कण धीरे-धीरे चल रहे हैं)। ग्रेविटी ने शुरू में बिग बैंग के तुरंत बाद मौजूद मामूली घनत्व के उतार-चढ़ाव पर काम किया, जो कि गहरे पदार्थ के पहले गुच्छों को एक साथ खींचता है, जो बड़े और बड़े गुच्छों में बढ़ता गया।

तारों और ग्रहों को बनाने वाला साधारण पदार्थ (ब्रह्मांड में पदार्थ का 20 प्रतिशत से भी कम) डार्क मैटल के बड़े गुच्छों द्वारा निर्मित "गुरुत्वाकर्षण कुओं" में गिर गया है, जिससे डार्क मैटल हैलोज़ के केंद्रों में आकाशगंगाओं को जन्म मिलता है।

एरिस सिमुलेशन प्रदर्शन करने के लिए, शोधकर्ताओं ने काले पदार्थ के एक कम-रिज़ॉल्यूशन सिमुलेशन के साथ शुरू किया, जो वर्तमान में आकाशगंगाओं की मेजबानी करने वाले प्रभामंडल का निर्माण करता है। तब उन्होंने मिल्की वे जैसी आकाशगंगा की मेजबानी करने के लिए एक उचित द्रव्यमान और विलय के इतिहास के साथ एक प्रभामंडल चुना और प्रारंभिक परिस्थितियों में "टेप को फिर से आगे बढ़ाएं"। छोटे क्षेत्र में ज़ूम करना जो चुने हुए प्रभामंडल में विकसित हुआ, उन्होंने गैस कणों को जोड़ा और सिमुलेशन के संकल्प को बहुत बढ़ाया। उच्च रिज़ॉल्यूशन का अर्थ है बड़ी संख्या में कणों की बातचीत को ट्रैक करना।

जोड़ा गया:

सिमुलेशन डार्क मैटर और गैस के 60 मिलियन से अधिक कणों की परस्पर क्रिया का अनुसरण करता है। बहुत सारे भौतिकी कोड में चले जाते हैं - गुरुत्वाकर्षण और हाइड्रोडायनामिक्स, स्टार गठन और सुपरनोवा विस्फोट - और यह इस तरह से किया गया उच्चतम रिज़ॉल्यूशन कॉस्मोलॉजिकल सिमुलेशन है।

उच्च संकल्प ने स्टार बनाने के लिए अधिक सटीक नुस्खा सक्षम किया। एक कम-रिज़ॉल्यूशन सिमुलेशन में, गैस घनत्व के साथ अपेक्षाकृत बड़े क्षेत्रों में औसतन निकलता है, स्टार गठन के लिए थ्रेशोल्ड घनत्व को इतना कम सेट करना पड़ता है कि तारे पूरी आकाशगंगा में फैलने वाली गैस का निर्माण करते हैं। एरिस सिमुलेशन में, स्टार-गठन थ्रेसहोल्ड ने सितारों को केवल उच्च-घनत्व वाले क्षेत्रों में बनाने की अनुमति दी, जिसके परिणामस्वरूप सितारों का अधिक यथार्थवादी वितरण हुआ।

एक महत्वपूर्ण परिणाम यह है कि जब सितारे इन स्थानीयकृत, उच्च घनत्व वाले क्षेत्रों के भीतर सुपरनोवा के रूप में विस्फोट करते हैं, तो इंटरस्टेलर माध्यम में इंजेक्ट की गई ऊर्जा आकाशगंगा से बहुत अधिक गैस निकालती है। मदाऊ ने कहा:

सुपरनोवा आकाशगंगा के आंतरिक भाग से गैस का बहिर्वाह उत्पन्न करता है जहां यह अन्यथा अधिक तारे बनाता है और एक बड़ा उभार बनाता है। सुपरनोवा से गुच्छेदार सितारा गठन और ऊर्जा इंजेक्शन इस सिमुलेशन में अंतर बना रहे हैं।

नीचे पंक्ति: कैलिफ़ोर्निया विश्वविद्यालय, सांताक्रूज़ और ज्यूरिख में सैद्धांतिक भौतिकी संस्थान के शोधकर्ताओं ने पहली बार मिल्की वे की तरह एक आकाशगंगा से किया गया उच्चतम रिज़ॉल्यूशन सिमुलेशन किया, जो ठंड के ठंडे पदार्थ सिद्धांत के लिए समर्थन प्रदान करता है। आकाशगंगा गठन के। "इरिस" शीर्षक से उनका पेपर द एस्ट्रोफिजिकल जर्नल में प्रकाशन के लिए स्वीकार किया जाता है। UCSC ने 29 अगस्त 2011 को घोषणा की।

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