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  据报道称,一个研究团队成功地对类银河系星系进行了计算机模拟,帮助解决了一个长期以来困扰天文学家的星系形成问题。

  在过去二十年里,科学家做出各种尝试,试图用计算机模拟再建我们的银河系,但都因为银河系组成的复杂性而失败了,包括中心核球的恒星,以及周围的旋臂。这个新模拟被称为“Eris”,利用美国宇航局的具有当代最先进水平的七姐妹超级计算机进行(以及加州大学圣克鲁斯分校的支持和苏黎世理论物理学研究所的支持),它模制了包括亮度、恒星结构以及核球-星系盘的比率。

  左面是Eris,130亿年后的情况。右面是M74;和银河系相似的旋涡星系。两者用红色显示气体云,用蓝色显示恒星。

  “这之前所有形成类似银河系的大质量盘星系的努力都失败了,因为模拟的星系最终都得到比星系盘大得多的巨大的中心核球,”Javiera Guedes说道,他是描述最新模拟的论文的第一作者,花费九个月进行模拟。“模拟了6千多万暗物质和气体粒子之间的相互作用。大量物理学进入编码,这是迄今按这种方式做的最高分辨率的宇宙学模拟。”

  上图显示模拟的星系Eris。下图显示银河系的相似影像,是2MASS在红外波段拍摄的。两者都显示和伸展的旋臂相比较小的核球。

  暗物质,因为观测不到所以这么称呼它,被认为组成了宇宙内至少80%的物质,是目前流行的宇宙结构形成理论的主要推动力。大爆炸之后短时间内暗物质密度的波动造成被引力拉在一起的小团块。然后这些小团块合并为越来越大的团块,‘普通’物质掉进暗物质产生的引力势阱内,造成位于暗物质晕内部的星系。假设暗物质被认为超过了普通物质,这导致“冷暗物质理论”,宇宙内的结构受到暗物质的引力相互作用的驱动。

  “模拟显示,冷暗物质假说,暗物质为星系形成提供‘脚手架’,能够产生真实的盘主导的星系,”合作者Piero Madau说,他也是UCSC的。

  和恒星形成分布得更加精确的高密度区域一起,这个新模拟也更好地反映了超新星的行为。在高密度区域内,爆发的超新星能量把气体轰出星系,否则它会累积起来并补充到中心核球。“成团的恒星形成和来自超新星的能量注入造成了这个模拟的差异,”Madau说。

  该团队的论文已经被《天体物理学学报》接受。

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