Суперкомпьютер смоделировал эволюцию галактик и межгалактического газа

Притяжение галактик позволяет им с неизменным аппетитом поглощать и более мелких соседок, и обширные межгалактические облака газа. Приток вещества питает рост новых звезд, а гибель массивных светил во взрывах сверхновых может снова выбрасывать его в межгалактическое пространство. Исследованием этого «круговорота» занята международная команда астрономов из коллаборации FOGGIE (Figuring Out Gas and Galaxies in Enzo — «Изучение газа и галактик с помощью Enzo», технологии гидродинамического моделирования). Наблюдать эти чрезвычайно разреженные облака крайне нелегко, поэтому именно компьютерное моделирование позволяет изучить многие аспекты их поведения.

По словам ученых, название FOGGIE отсылает и к английскому fog, «туман», подчеркивая облик разреженной газовой дымки, подсвеченной светом соседних галактик. «Словно туман, выползающий из межгалактического океана темноты», — описывает облака пресс-релиз NASA. В нем американское космическое агентство представило эффектную симуляцию движения галактик и межгалактических облаков, полученную с помощью суперкомпьютера Pleiades. Работающий в Исследовательском центре Эймса, он занимает 32-е место в списке самых производительных вычислительных систем в мире. Новую модель участники FOGGIE продемонстрировали на прошедшей в Денвере конференции NASA по суперкомпьютерам SC19.

Новая визуализация показывает результаты моделирования динамики Галактики и окружающих ее облаков на протяжении 13 миллиардов лет — примерно столько же составляет возраст нашего Млечного Пути. В ролике использована цветовая кодировка: желтые участки показывают области плотного скопления вещества, такие как ядро галактики, а фиолетовые — сравнительно разреженные. Красно-синяя шкала соответствует температурному градиенту: резкие, ярко-красные вспышки указывают на взрывы сверхновых, разбрасывающих газ в окружающее пространство, где он остывает до синего межгалактического тумана.

На визуализации можно заметить, что обратное втягивание газа происходит потоками, образующимися в соответствии с крупномасштабной структурой, заданной скоплениями невидимой темной материи. Кроме того, видно, что на ранних этапах жизни Галактики эти процессы происходят особенно активно и сопровождаются турбулентными явлениями, однако со временем несколько «успокаиваются». Новый толчок им способно придать слияние галактики с соседней — то, что ждет и наш Млечный Путь через более чем пять миллиардов лет, когда он сойдется с Туманностью Андромеды.