Mi történt itt az elmúlt 14 milliárd évben? Látványos videó az univerzum fejlődéséről

Egy kép a szimulációból: a sötét anyag hálózata (kék színnel) mentén csomósodó fénylő gázanyag

A világegyetem 13,7 milliárd éve született, a Big Bang (ősrobbanás) során. Mi történt azóta? Ezt modellezi az univerzum fejlődésének eddigi legbonyolultabb szimulációja.

Minden eddiginél pontosabb az a szimuláció, amely a világegyetem fejlődését mutatja be a Big Bang óta, közel 14 milliárd évet ölelve fel. Mark Vogelsberger (MIT) és kollégáinak programja körülbelül 2000 évig futott volna egy sima asztali számítógépen. Az eredmények – például a szimulációban keletkező galaxisok formája és összetétele – jó egyezést mutat az észlelési adatokkal.

A szimuláció a Big Bang után mindössze 12 millió évvel kezdődik. A gravitáció hatására ekkor kezdett hatalmas szálakba és csomókba, egyfajta kozmikus hálózatba rendeződni a máig ismeretlen természetű sötét anyag. E hálózat mentén zajlott a közönséges, fénylő (látható) anyag csomósodása, és megkezdődött az első galaxisok kialakulása.

Egy kép a szimulációból: a sötét anyag hálózata (kék színnel) mentén csomósodó fénylő gázanyag Forrás: MIT/Illustris, Nature

A szimuláción jól láthatók az ősi galaxisok közötti heves ütközések, amelyek révén összeolvadtak, és méretük folyamatosan növekedett, végül elérve a modern, nagy spirál- és elliptikus galaxisok méretét.

A szimuláció az anyag kémiai fejlődését is érzékelteti. Az első csillagnemzedék szinte csak a Big Bang során keletkezett hidrogénből és héliumból állt. Az ennél nehezebb elemek a csillagok belsejében alakultak ki, és szupernóva-robbanások során kerültek ki a csillagközi térbe. A csillagok második generációja – így a Nap is – nehéz elemekkel „dúsított” gázanyagból alakult ki. Mivel a Föld ugyanabból az anyagfelhőből született, mint a Nap, kijelenthetjük, hogy mi magunk is csillaganyagból vagyunk: a testünkben lévő nehezebb elemek ősi csillagokban születtek meg. A Nature által közölt 4 perces, látványos összefoglaló:

Az Illustris nevű szimuláció legnagyobb erénye, hogy először sikerült egyszerre nagy méretskálán (kozmikus hálózat) és lokális szinten (egyedi galaxisok anyagfejlődése) egyszerre modellezni az univerzum evolúcióját. Ehhez az eddigieknél jóval nagyobb számítástechnikai hátteret és új fizikai modelleket alkalmaztak. A részletes beszámoló a Nature-ben jelent meg.