Ученые воссоздали эволюцию галактик в «виртуальной Вселенной»
Эволюция галактик оказалась сложнее, чем считалось: новая серия космологических симуляций впервые воспроизводит их рождение почти без упрощений. Такие модели позволяют не только объяснять наблюдения, но и предсказывать ранее неизвестные свойства Вселенной.
Астрофизики давно изучают формирование галактик с помощью численных симуляций. Расчеты в таких моделях начинаются с ранней Вселенной — практически однородной среды после Большого взрыва — и прослеживают, как под действием гравитации возникают структуры: темная материя собирается в гало, газ охлаждается, что приводит к формированию звезд и росту черных дыр.
Уже существующие проекты, такие как IllustrisTNG, EAGLE и SIMBA, показали хорошие результаты, воспроизводя многие наблюдаемые характеристики галактик. Ограничения у них, тем не менее, есть: из-за вычислительных затрат приходится упрощать физику, например, искусственно «сглаживать» холодный газ или вводить приближенные модели обратной связи от черных дыр и звезд.
Теперь исследователи представили проект COLIBRE — одну из самых продвинутых на сегодня серий космологических гидродинамических симуляций. Его ключевая особенность — попытка приблизиться к реальной физике межзвездной среды без грубых упрощений. В отличие от предыдущих моделей, здесь напрямую учитывается холодный газ, пыль, молекулы, а также сложные процессы охлаждения и химической эволюции. Это важно, поскольку именно в холодном газе рождаются звезды, а его свойства определяют внешний вид и судьбу галактик.
С технической точки зрения симуляции COLIBRE впечатляют масштабом: крупнейшие расчеты включают до 136 миллиардов частиц, представляющих темную материю, газ и звезды. Для их создания ученые использовали усовершенствованные методы расчета гравитации и гидродинамики, а также увеличили число частиц темной материи. Подход позволил избежать численных артефактов — например, искусственной передачи энергии от темной материи к светилам, — и точнее воспроизвести структуру галактик, включая их размеры и распределение массы.
Особое внимание исследователи уделили так называемой обратной связи — процессам, при которых звезды и сверхмассивные черные дыры влияют на окружающий газ. В реальности вспышки сверхновых и активные ядра галактик могут нагревать и выталкивать газ, подавляя звездообразование. В COLIBRE эти процессы моделируются более детально, включая стадии до взрыва сверхновых и влияние вращения черных дыр на выбросы вещества.
Для соответствия симуляций наблюдениям астрофизики применили комбинацию физически мотивированных моделей и калибровки с помощью машинного обучения. В результате им удалось добиться хорошего совпадения с реальными данными: распределение масс галактик, их свойства и размеры согласуются с данными наблюдений.
Пять кубов симуляций COLIBRE с длиной сторон от 25 до 400 микрометров. / © arXiv: DOI: 10.48550/arxiv.2508.21126
Авторы научной работы, опубликованной в журнале Monthly Notices of Royal Astronomical Society, показали, что более реалистичное описание «мелкой» физики (газа, пыли и звездной обратной связи) существенно влияет на «крупную» картину Вселенной.
Такие симуляции, по мнению ученых, становятся не просто инструментом интерпретации данных, а полноценной лабораторией, где можно проверять гипотезы о том, как именно формируются галактики и почему выглядят такими, какими мы наблюдаем их сегодня.
Telegram 
Дзен 
VK Деревья растут и люди стареют не потому, что идет время, а из-за происходящих внутри них процессов. Но можно ли сказать, что именно эти процессы порождают время? Ученый создал маленькую Вселенную, в которой дела обстоят именно так.
Кит живет двести лет, умеет пробивать головой полуметровый лед и поет океанский джаз голосом несмазанной дверной петли. Охотоморские гренландские киты — это не просто многотонные ледоколы. Это древние узники, которые остались жить в Охотском море со времен последнего оледенения. Это счастливцы, которые смогли пережить гарпуны китобоев XIX-XX веков, но сегодня уязвимы не меньше. Чтобы спасти этих поразительных китов, российским ученым и команде фонда «Природа и люди» приходится: считать хвосты, читать биографии по шрамам, прятать подростков от хищников, стрелять (спутниковыми метками) с парамоторов и тяжелых дронов. Рассказываем, как устроена жизнь гренландских китов России и кто помогает им не исчезнуть навсегда с лица планеты.
Космические силы США заказали 36 спутников для орбитального слоя системы противоракетной обороны Golden Dome. Контракты на общую сумму около 1,75 миллиарда долларов получили Sierra Space и L3Harris. Аппараты должны предупреждать о ракетных пусках и сопровождать цели, включая гиперзвуковые и баллистические ракеты.
Кит живет двести лет, умеет пробивать головой полуметровый лед и поет океанский джаз голосом несмазанной дверной петли. Охотоморские гренландские киты — это не просто многотонные ледоколы. Это древние узники, которые остались жить в Охотском море со времен последнего оледенения. Это счастливцы, которые смогли пережить гарпуны китобоев XIX-XX веков, но сегодня уязвимы не меньше. Чтобы спасти этих поразительных китов, российским ученым и команде фонда «Природа и люди» приходится: считать хвосты, читать биографии по шрамам, прятать подростков от хищников, стрелять (спутниковыми метками) с парамоторов и тяжелых дронов. Рассказываем, как устроена жизнь гренландских китов России и кто помогает им не исчезнуть навсегда с лица планеты.
Ученые выяснили, почему интервальное голодание для многих оказывается эффективнее обычных диет. Исследование показало, что ограничение времени для приема пищи избавляет худеющего от изнуряющего ощущения жесткого контроля и при этом позволяет сбросить ровно столько же, сколько при скрупулезном подсчете калорий.
Деревья растут и люди стареют не потому, что идет время, а из-за происходящих внутри них процессов. Но можно ли сказать, что именно эти процессы порождают время? Ученый создал маленькую Вселенную, в которой дела обстоят именно так.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии