计算机模拟有助于揭示星系形成的内部工作

在超级计算机的帮助下创建，这仍然来自仿真显示了在宇宙的前20亿年期间形成了大规模的星系。氢气是灰色的，年轻的恒星出现蓝色，旧的恒星是红色的。仿真显示，气体沿着类似于宇宙的弯曲或骑马的稻草的长丝流入星系。吉兰特比格大学的Jillian Bellovary，Nashville，Tenn; Fabio Conginato of Washington，西雅图和华盛顿大学的N-Band商店帮助创建了模拟。这项工作是部分地利用Vanderbilt University的高级计算中心的资源进行的资源。图片来源：Video由华盛顿大学的N-Band商店提供

一个新出版的研究详情通过计算机模拟显示星系形式的形式，以揭示酷气体沿着长丝流入星系的中心，然后将其转化为新的恒星。

增加数十亿岁的星系的计算机模拟已经揭示了他们如何喂养的可能情景：宇宙版的血管秸秆。

结果表明，冷气 - 燃料为星星 - 螺旋进入沿线的星系核心，迅速进入他们的“肠道”。一旦那里，气体被转化为新的恒星，并且星系膨胀成质量。

“星系形成真的很混乱，”凯尔斯图尔特，铅作者的新研究展出在五月第20期的天性学期刊。“在几个月的时间内推出了我们几百个计算机处理器，以模拟和了解有关该过程如何工作的更多信息。”斯图尔特在加利福尼亚河畔加州浸礼会大学的斯图尔特完成了大部分工作，而在加利福尼亚省帕萨迪纳的喷气机推进实验室则完成了大部分工作。

在超级计算机的帮助下创建，该模拟显示了在宇宙的前20亿年期间形成了大规模的星系。氢气是灰色的，年轻的恒星出现蓝色，旧的恒星是红色的。仿真显示，气体沿着类似于宇宙的弯曲或骑马的稻草的长丝流入星系。图片来源：Video由华盛顿大学的N-Band商店提供

在早期的宇宙中，星系由巨大的物质形成，由巨型宇宙网中的长丝连接。在星系内，冷却和冷凝的掘金块，足够密集，以引发星星的诞生。我们的银河系螺旋星系及其数十亿的恒星以这种方式形成。

以前的星系形成标准模型持有，热气体沉入从各个方向的新兴星系的中心。被认为是煤气云彼此碰撞，发出冲击波，然后加热气体。该过程类似于喷气机创建声波臂，只在星系的情况下，落下的气体比声速快，堆积在波浪中。最终，气体冷却并沉入银河系中心。这一过程受到理论为缓慢，占80亿年。

最近的研究与较小的星系中的这种情况相矛盾，表明气体没有加热。提出了一种替代的“冷型”理论的星系形成理论，表明冷气可能沿长丝漏斗进入星系中心。斯图尔特和他的同事们出发了测试这个理论，并解决了冷气如何进入星系的奥秘，以及它螺旋的速度。

由于这将需要数十亿年来观看银河系的成长，因此该团队模拟了在JPL上使用超级计算机的过程; NASA的AMES研究中心，加利福尼亚州迈法官场地;以及加州大学，欧文。他们跑了四种不同的模拟了一系列银河系，就像我们的银河系一样，从大爆炸后的只有5700万年开始到今天。

这些模拟开始与星系的起始成分 - 氢气，氦气和暗物质 - 然后让物理法接管以创造他们的银河系杰作。由于巨大的相互作用，需要超级计算机。

“模拟就像诸如麦迪逊大学银河模拟的论文和专家专家的Alyson Brooks表示，模拟就像象棋。”“对于每个时间点，我们必须pu出一个给定的粒子 - 我们的棋子 - 应该基于所有其他粒子的位置移动。模拟中有几百万颗粒，因此弄清楚引力力如何影响每个粒子是耗时的。“

当Galaxy Concoctions准备好后，研究人员检查了数据，找到了关于冷气如何进入Galaxy中心的新线索。新结果证实，冷气沿着长丝流动，并首次展示气体旋转速度比以前认为的速度快。仿真还透露，气体正在比星系形成的“热模式”，大约10亿年的“热模式”中发生的方式更快地走向星系的中心。

“我们已经发现，基于星系的丝状结构是它们如何随着时间的推移而建立的关键，通过螺纹气体有效地进入它们，”JPL的合作社莱昂尼达斯巴塔卡斯说。

研究人员看过暗物质 - 这是一个无形的物质，占宇宙物质的85％。星系形成出常规物质的块状，所谓的肌肉，由原子和暗物质组成。模拟表明，暗物质也沿着长丝以更快的速率纺丝，螺旋到银河系中心。

结果有助于回答天文学中的天文学，远处旋转的大型材料，远离他们的中心。研究人员不明白外部材料如何旋转如此之快。冷模式允许这种快速旋转，将另一个拼图件贴在星系如何生长的难题中。

“模拟星系的目标是将它们与望远镜观察的东西进行比较，看看我们是否真的了解如何建造一个星系，”斯图尔特说。“它帮助我们了解真正的宇宙。”

本文的其他作者是：加州大学詹姆斯布洛克·欧文;纽约市科技学院的Ariyeh Maller，布鲁克林，N.Y.，瑞士苏黎世大学的Jürg迪曼;麦克马斯特大学的詹姆斯·瓦德斯利，加拿大安大略省汉密尔顿。

JPL由帕萨迪纳为美国宇航局的加州技术研究所管理。

出版物：Kyle R. Stewart等，“Galaxy Halos中的角动量收购”2013，APJ，769,74; DOI：10.1088 / 0004-637x / 769 / 1/74

研究报告的PDF副本：在Galaxy Halos中的角动量习得

图像：华盛顿大学的N-Body Shop