Rendkívül részletes számítógépes szimulációk segítségével próbálják rekonstruálni a világegyetem történetének egyik legfontosabb korszakát: azt az időszakot, amikor megjelentek az első csillagok és galaxisok, és a korábban sötét kozmoszt fokozatosan elárasztotta a csillagfény.
A MEGATRON nevű nemzetközi kutatási programot a brit Bath-i Egyetem kutatói vezetik, a Chicagói Egyetem és a párizsi Asztrofizikai Intézet szakembereinek közreműködésével. A projekt célja annak feltárása, hogyan alakultak ki az első csillagok és galaxisok, illetve miként kezdték el létrehozni és szétszórni azokat a kémiai elemeket, amelyek később a bolygók és az élet építőköveivé váltak.
A ScienceDaily által ismertetett kutatás szerint a MEGATRON-program első jelentős eredményeit négy tanulmányban tették közzé az Open Journal of Astrophysics folyóiratban. A kutatások korszerű kozmológiai szimulációkat kapcsolnak össze a sugárzás, a kémiai folyamatok és a galaxisképződés részletes modelljeivel.
A James Webb megfigyeléseit az ősi csillagok nyomaival kapcsolják össze
A kutatók két, eddig nagyrészt külön vizsgált forrásból próbálnak közös képet alkotni a korai világegyetemről.
Az egyik forrást a James Webb űrtávcső megfigyelései jelentik. A műszer olyan távoli és fiatal galaxisokat képes vizsgálni, amelyek a világegyetem történetének nagyon korai szakaszában léteztek.
A másik nyomot a Tejútrendszerben és annak környezetében található legidősebb csillagok őrzik. Ezek kémiai összetétele egyfajta kozmikus fosszilis emlékként szolgál: a bennük található elemek arányából a csillagászok következtethetnek arra, milyenek lehettek az első csillaggenerációk, és hogyan változtatták meg környezetük összetételét.
Dr. Martin Rey, a Bath-i Egyetem fizikai tanszékének kutatója és a MEGATRON-program egyik vezető közreműködője úgy fogalmazott:
„A James Webb űrtávcső közvetlen bepillantást enged a fiatal világegyetembe, míg a csillagászati régészet lehetővé teszi, hogy saját galaktikus környezetünkben tanulmányozzuk e legkorábbi korszak maradványait. A MEGATRON fizikai hidat teremt a kettő között.”
A szimulációk egy fiatal galaxis fejlődését követik, amely idővel a Tejútrendszerhez hasonló tömegű rendszerré válik. A modellek egyszerre számolják a gáz mozgását, a csillagfény terjedését és a különböző kémiai elemek koncentrációjának változását.
Ez lehetővé teszi annak vizsgálatát, hogy az egymást követő csillaggenerációk hogyan alakították át a galaxisokon belüli és az azokat körülvevő gázt több milliárd év alatt.
A kutatások szerint az egyszerűbb modellek alábecsülhetik, milyen erősen hat a csillagsugárzás és az összetett kémiai folyamatok a galaxisok környezetében található gázra. A nagy felbontású szimulációk olyan szerkezeteket is megmutatnak, amelyek a kevésbé részletes modellekben eltűnhetnek.
Így születhettek meg a mai világunkat felépítő elemek
A MEGATRON szimulációi nehéz elemeket még nem tartalmazó, ősi gázzal indulnak, amely a világegyetemnek az ősrobbanás utáni állapotát idézi. A modellek ezután követik az első csillagok kialakulását, az általuk kibocsátott sugárzást, életük végén bekövetkező szupernóva-robbanásaikat, valamint az újonnan létrejött elemek szétterjedését.
A kutatók ezzel a csillagászat egyik alapvető kérdésére keresik a választ: honnan származnak azok a kémiai elemek, amelyekből a mai világegyetem felépül.
Martin Rey szerint:
„Azok az elemek, amelyek világunkat és az életet lehetővé teszik – a szén, az oxigén, a vas és sok más elem – csillagokban keletkeztek. Ahhoz, hogy megértsük, honnan származnak, azt is meg kell értenünk, hogyan alakultak ki az első csillagok, és miként gazdagították környezetüket.”
A MEGATRON lehetőséget ad arra, hogy ezeket az elképzeléseket közvetlenebbül összevessék a James Webb űrtávcső megfigyeléseivel és az ősi csillagokban fennmaradt kémiai nyomokkal.
A kutatócsoport már dolgozik a szimulációk következő nemzedékén. A projekt 40 millió processzorórányi számítási kapacitást kapott az Egyesült Királyság nemzeti szuperszámítógépein. A Bath-i Egyetem szemléltetése szerint ez hozzávetőleg akkora számítási teljesítmény, mintha ötmillió hordozható számítógép egy teljes éven keresztül egyszerre működne.
A többletkapacitás segítségével még nagyobb felbontású és részletesebb fizikai modellek készülhetnek, amelyek pontosabban összehasonlíthatók lesznek a James Webb adataival és a Tejútrendszer ősi csillagaiban fennmaradt kémiai „fosszilis” nyomokkal.
A 2023-ban indult MEGATRON-program a tervek szerint 2030-ig folytatódik. A kutatók abban bíznak, hogy a csillagászati megfigyelések és a részletes számítógépes modellek együttes vizsgálatával pontosabban tesztelhetik az első csillagok kialakulásáról szóló, egymással versengő elméleteket.
A projekt ezzel közelebb viheti a csillagászokat annak megértéséhez, hogyan alakult át a kezdetben nehéz elemekben szegény világegyetem azzá a kémiailag gazdag kozmosszá, amelyet ma ismerünk.
Maradj velünk, hogy ne maradj le a friss hírekről!
Kövesd a GlobalHir.hu-t Facebookon, iratkozz fel Telegram-csatornánkra, vagy add hozzá RSS-feedünket, és értesülj gyorsan az új cikkekről.
