Wissenschaftler erschaffen Millionen virtueller Universen, um die kosmische Geschichte zu verstehen

Jedes der verschiedenen Universen folgte verschiedenen Theorien zur Galaxienentstehung.

Jedes der verschiedenen Universen folgte verschiedenen Theorien zur Galaxienentstehung. (Bildnachweis: NASA, ESA und J. Lotz und das HFF Team/STScI)

Die Beobachtung des Universums durch Teleskope kann einige Hinweise darauf geben, wie Galaxien entstand, aber der Blick auf Millionen virtueller Universen auf einem Supercomputer gab Wissenschaftlern mehr Einblick in die Galaxienentstehung und die Rolle, die dunkle Materie dabei spielt.



Ein Team von Wissenschaftlern der University of Arizona erstellte Millionen von Universumssimulationen, von denen jede einer anderen Theorie der Galaxienentstehung folgte. Jedes simulierte Universum enthielt 12 Millionen Galaxien, die sich 400 Millionen Jahre nach dem Urknall bis heute gebildet haben.

'Wir haben 20 Jahre astronomischer Beobachtungen zusammengestellt', sagte Peter Behhoozi, Assistenzprofessor am Department of Astronomy der University of Arizona, der die Studie leitete, gegenüber demokratija.eu. 'Das hat uns viele Informationen über das Universum gegeben – wie viele Galaxien gibt es, wie schnell sie zu wachsen scheinen und viele von ihnen in einem Teil des Himmels dicht beieinander liegen oder zufällig verteilt sind.'

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Die Ergebnisse der „Maschinen des virtuellen Universums“ enthüllten etwas Überraschendes über Sternentstehung . Wissenschaftler hatten allgemein geglaubt, dass die Sternentstehung im frühen Universum weniger effizient war, da die von Schwarzen Löchern und Supernova-Explosionen emittierte Energie die Geburt neuer Sterne in Galaxien ersticken soll.

Die jüngste Studie zeigte jedoch, dass die Sternentstehung im frühen Universum effizienter gewesen sein könnte, was darauf hindeutet, dass Schwarze Löcher und sterbende Sterne eine geringere Rolle bei der Verhinderung der Sternentstehung spielen.

'Alle bisherigen Simulationen schienen darauf hinzuweisen, dass Galaxien im frühen Universum nicht so leicht Sterne bilden', sagte Behhoozi. 'Aber wir haben das Gegenteil festgestellt, dass die Sternentstehung effizienter war, als wir in die frühe Geschichte des Universums zurückgingen.'

Im jungen Universum emittierten die supermassereichen Schwarzen Löcher im Zentrum der meisten Galaxien große Energiemengen, da sie sich von der umgebenden Materie ernährten. Dies verhinderte, dass das Gas abkühlte und in die dichten Taschen kollabierte, aus denen Sterne entstehen. Darüber hinaus würde die Strahlung, die von Supernova-Explosionen von sterbenden Sternen emittiert wird, das Abkühlen des Gases verhindern – ebenso wie die dunkle Materie, die in der frühen kosmischen Geschichte dichter war und das Gas auf hohen Temperaturen halten würde.

Um diese Theorie zu testen, erstellten die Forscher simulierte Universen, in denen Galaxien weiterhin Sterne produzierten. In anderen simulierten Universen, in denen Galaxien früh aufhörten, Sterne zu produzieren, hatten die Galaxien eine andere Farbe als die, die wir am Himmel sehen.

'Wenn die Galaxie aufhört Sterne zu bilden … die Farbe der Galaxie wird von Blau zu Rot wechseln“, sagte Behhoozi. Das liegt daran, dass solche Galaxien weniger leuchtende, blaue Sterne enthalten, die normalerweise früher aussterben, aber mehr alternde, rote Sterne haben.

'Wenn sich Galaxien so verhalten würden, wie wir dachten, und früher aufhören würden, Sterne zu bilden, wäre unser tatsächliches Universum völlig falsch gefärbt', fügte Behhoozi hinzu.

Behhoozi und sein Team sagten, dass sie planen, die virtuelle Universumsmaschine zu verwenden, deren Erstellung ein Jahrzehnt gedauert hat, um zu untersuchen, wie sich die Formen von Galaxien im Laufe der Zeit entwickelt haben.

Die Studie wurde am 9. August in der veröffentlicht Monatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society Tagebuch.

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