Galaxias alimentado por embudos de combustible
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Created with the help of supercomputers, this simulation shows the formation of a massive galaxy during the first 2 billion years of the universe. Hydrogen gas is gray, young stars appear blue, and older stars are red. The simulation reveals that gas flows into galaxies along filaments akin to cosmic bendy, or swirly, straws.
Las simulaciones por ordenador de las galaxias crecen durante miles de millones de años han revelado un escenario probable de cómo se alimentan: una versión cósmica de paja swirly.
Los resultados muestran que el gas frío - combustible para las estrellas - espirales en los núcleos de las galaxias a lo largo de filamentos, rápidamente haciendo su camino a sus "entrañas". Una vez allí, el gas se convierte en nuevas estrellas y las galaxias mayor en la masa.
Esto sigue a una simulación de computadora revela que los flujos de gas fresco en los centros de las galaxias a lo largo de los filamentos. Crédito de la imagen: Video cortesía de la Tienda N-Administración en la Universidad de Washington
"La formación de la galaxia es realmente caótica", dijo Kyle Stewart, autor principal del nuevo estudio que aparece en la 20 ª edición de mayo de la revista Astrophysical Journal. "Nos tomó varios cientos de procesadores de ordenador, con el mes de tiempo, para simular y aprender más acerca de cómo funciona este proceso." Stewart, que ahora está en la Universidad Bautista de California en Riverside, California, completó la mayor parte de este trabajo, mientras que en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California
En los inicios del universo, las galaxias se formaron a partir de cúmulos de materia, conectados por filamentos en una red cósmica gigante. Dentro de las galaxias, nuggets de gas enfriado y condensado, llegando a ser lo suficientemente densa como para provocar el nacimiento de estrellas. Nuestra galaxia espiral de la Vía Láctea y sus miles de millones de estrellas que se formaron de esta manera.
El modelo anterior, el nivel de formación de las galaxias sostuvo que el gas caliente se hundió en los centros de galaxias creciente desde todas las direcciones. Se pensaba que las nubes de gas a chocar entre sí, el envío de ondas de choque, que a continuación se calentó el gas. El proceso es similar a la creación de aviones de explosiones sónicas, sólo en el caso de las galaxias, el gas que cae viaja más rápido que la velocidad del sonido, acumulando en ondas. Finalmente, el gas se enfría y se hunde en el centro de la galaxia. Este proceso se teoriza para ser lento, teniendo un máximo de 8 millones de años.
La investigación reciente ha contradicho este escenario en galaxias más pequeñas, que muestra que el gas no se calienta. Se propone un "modo frío" alternativa teoría de la formación de galaxias en su lugar, lo que sugiere que el gas frío puede canalizar a lo largo de los filamentos en los centros de galaxias. Stewart y sus colegas se propusieron poner a prueba esta teoría y resolver los misterios de cómo obtiene el gas frío en las galaxias, así como la velocidad a la que se mueve en espiral pulg
Desde que tomaría miles de millones de años de ver crecer una galaxia, el equipo simuló el proceso de uso de superordenadores en el JPL, el Centro de Investigación Ames de la NASA en Moffett Field, California, y la Universidad de California, Irvine. Corrían cuatro simulaciones diferentes de la formación de una galaxia como la Vía Láctea, a partir de sólo 57 millones de años después del Big Bang hasta nuestros días.
Las simulaciones se iniciaron con los ingredientes de partida de las galaxias - hidrógeno, helio y materia oscura - y luego dejar que las leyes de la física se apoderan de crear sus obras maestras galácticos. Superordenadores son necesarios debido al enorme número de interacciones.
"Las simulaciones son como un gigantesco juego de ajedrez", dijo Alyson Brooks, un co-autor del estudio y experto en simulaciones de galaxias en la Universidad de Wisconsin, Madison. "Por cada punto en el tiempo, tenemos que encontrar la manera de una partícula dada - nuestra pieza de ajedrez -. Debe moverse sobre la base de las posiciones de todas las otras partículas Hay decenas de millones de partículas en la simulación, por lo que averiguar cómo las fuerzas gravitacionales afectan a cada partícula es mucho tiempo ".
Cuando las mezclas de galaxias estaban listos, los investigadores inspeccionaron los datos, la búsqueda de nuevas pistas sobre cómo el frío sumideros de gases en los centros de galaxias. Los nuevos resultados confirman que los flujos de gas frío a lo largo de los filamentos y muestran, por primera vez, que el gas está girando en torno rápido que se creía anteriormente. Las simulaciones también revelaron que el gas se está abriendo camino a los centros de las galaxias más rápidamente que lo que ocurre en el "modo caliente" de la formación de galaxias, de cerca de 1 millones de años.
"Hemos encontrado que las estructuras filamentosas que las galaxias se construyen en son fundamentales para la forma en que se acumulan con el tiempo, enroscando gas en forma eficiente", dijo Leonidas Moustakas, un co-autor en el JPL.
Los investigadores analizaron la materia oscura también - una sustancia invisible que representa aproximadamente el 85 por ciento de la materia del universo. Las galaxias se forman a partir de trozos de materia normal, la llamada materia bariónica que se compone de átomos y la materia oscura. Las simulaciones muestran que la materia oscura está girando a un ritmo más rápido a lo largo de los filamentos en espiral en los centros de galaxias.
Los resultados ayudan a responder un acertijo en la astronomía sobre galaxias con grandes discos extendidos de material girando alrededor de ellos, lejos de sus centros. Los investigadores no entienden cómo el material exterior podría estar girando tan rápido. El frío-mode permite esta rotación rápida, encajando otra pieza del rompecabezas en el rompecabezas de cómo crecen las galaxias.
"El objetivo de la simulación de las galaxias es comparar a lo que los telescopios observan y ver si realmente entendemos cómo construir una galaxia", dijo Stewart. "Nos ayuda tiene sentido del universo real."
Otros autores del artículo son: James Bullock, de la Universidad de California, Irvine; Ariyeh Maller de la New York City College of Technology de Nueva, Brooklyn, NY, Jürg Diemand de la Universidad de Zurich, Suiza, y James Wadsley de la Universidad McMaster, Hamilton, Ontario, Canadá.
JPL es administrado por el Instituto de Tecnología de California en Pasadena para la NASA.