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计算机模拟银河系演变:由松散物质慢慢形成巨大螺旋形圆盘

据国外媒体报道,我们今天看到的银河系是经过数十亿年时间演变而成的。最开始只是一团松散的物质,慢慢形成了巨大的、由恒星组成的螺旋形圆盘。面对如此复杂的银河系,天文学家多年来一直试图更深入地了解。如今,借助最详细的计算机模拟结果,我们可以在几秒钟之内一睹银河系形成的过程。

 预测结果表明,在银河系外围可能存在着大量的矮星系,但其中只有30%能被实际看到。图中的条纹是一个矮星系被撕裂之后的潮汐尾迹。

  预测结果表明,在银河系外围可能存在着大量的矮星系,但其中只有30%能被实际看到。图中的条纹是一个矮星系被撕裂之后的潮汐尾迹。

  该模拟回答了天文学家几十年来想要解决的问题;预测结果表明,在银河系外围可能存在着大量的矮星系,但其中只有30%能被实际看到。矮星系的数量是根据暗物质在银河系周围聚集的方式来预测的。此前,天文学家也试图用计算机模拟来解决矮星系的问题——被称为“消失的卫星”问题——但直到目前都没有最终答案。

不过,加州理工学院的研究者此次模拟得到了合乎预测的矮星系数量。研究第一作者、加州理工学院和卡内基天文台的博士后安德鲁·韦策尔(Andrew Wetzel)说:“当我看到模拟运算最终得出的矮星系数量与我们在银河系周围观测到的情况吻合时,那是一个令人惊喜的时刻。”

模拟出来的银河系图像。这是两千台计算机一起运算获得的结果。

  模拟出来的银河系图像。这是两千台计算机一起运算获得的结果。

  此次模拟用了两千台计算机,同时运行时间一共达70万小时。模拟结果还显示,巨型恒星的爆发可能会摧毁许多小星系,这一过程在之前的研究中被忽略了。巨大的恒星死亡时,它们自身会塌缩,并形成被称为“超新星”的大规模爆发。该模拟发现了来自于超新星的气流,其速度能达到每秒数千公里,“能将一个小星系的气体和恒星吹走,”韦策尔说道。

此前的计算机模拟并未考虑到这些气流的影响。“我们之前觉得,或许我们对这些模拟中暗物质情况的理解并不正确,但这些新的结果显示,我们并不需要修改对暗物质的设定,”韦策尔说,“当能更精确地模拟超新星时,我们就会得到答案。”相关研究的结果发表在近日的《天体物理杂志通讯》(Astrophysical Journal Letters)上。

“在一个星系中,可能存在着1000亿颗恒星,互相牵引,更不必说其他我们看不到的东西,比如暗物质,”主要研究者、加州理工学院的理论天体物理学家菲尔·霍普金斯(Phil Hopkins)说,“为了模拟这一点,我们给予超级计算机一些描述这些相互关系的方程,让它反复演算这些方程,然后看最终会有什么结果。”

文  新浪科技(任天)

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