宇宙における物質の分布を示すシミュレーション画像。画像クレジット：MPG。拡大するにはクリックしてください。
乙女座コンソーシアムは、英国、ドイツ、日本、カナダ、米国の宇宙物理学者の国際的なグループであり、今日（6月2日）、宇宙構造の成長と銀河の形成の史上最大かつ最も現実的なシミュレーションの最初の結果を発表しました。クエーサー。 Natureで発表された論文では、乙女座コンソーシアムは、そのようなシミュレーションデータを大規模な観測調査と比較すると、実際の銀河とブラックホールの蓄積の基礎となる物理プロセスを明らかにする方法を示しています。
「ミレニアムシミュレーション」では、100億個を超える物質の粒子を使用して、20億光年を超える宇宙の立方体領域における物質分布の進化を追跡しました。ドイツのガーヒングにあるマックスプランクソサエティのスーパーコンピューティングセンターに主要なスーパーコンピュータを1か月以上置いていました。格納された出力の25テラバイト（2500万メガバイト）に洗練されたモデリング技術を適用することにより、おとめ座の科学者は、この膨大なボリュームを占める約2000万の銀河と、時折心臓のクエーサーとして見られる超巨大ブラックホールの進化の歴史を再現できます。 。
マイクロ波に敏感な望遠鏡は、40万年前に宇宙を直接イメージングすることができました。当時の唯一の構造は、その他の点では均一な物質と放射の海の弱い波紋でした。重力によって引き起こされた進化は、これらの波紋を、今日見られる非常に豊かな構造に変えました。ミレニアムシミュレーションが従うように設計されているのはこの成長であり、宇宙進化のこの新しいパラダイムが実際に私たちが目にするものと一致していることを確認することと、銀河とその中心のブラックホールを生じさせた複雑な物理学を探索することの2つの目標があります。
宇宙論の最近の進歩は、私たちの宇宙の約70％が現在、ダークエネルギーで構成されていることを示しています。約4分の1は、地球上でまだ直接検出されていない新しい種類の素粒子、コールドダークマターで構成されているようです。私たちがよく知っている通常の原子物質から作られたものは約5％だけで、そのほとんどは水素とヘリウムで構成されています。これらのコンポーネントはすべて、ミレニアムシミュレーションで処理されます。
乙女座の科学者たちは、Natureの記事で、ミレニアムシミュレーションを使用してブラックホールの初期の成長を研究しています。スローンデジタルスカイサーベイ（SDSS）は、宇宙が現在の年齢の10分の1未満だったときに、太陽よりも少なくとも10億倍も重いブラックホールをホストしていると思われる非常に遠く、非常に明るいクエーサーを多数発見しました。
「多くの天文学者は、標準的な画像から予測される構造の段階的な成長とこれを両立させるのは不可能だと考えていました」と、ミレニアムプロジェクトのリーダーであり、この記事の最初の執筆者であるVolker Springel（Max Planck Institute of Astrophysics、Garching）は述べています、銀河とクエーサー形成のモデリングを試したところ、いくつかの巨大なブラックホールがこれらの非常にまれなSDSSクエーサーを説明するのに十分早く形成されていることがわかりました。彼らの銀河ホストは、ミレニアムのデータに最初に登場するのは、宇宙が数億年前のときであり、今日までに、それらは最大の銀河団の中心で最も巨大な銀河になっています。」
英国の乙女座の代表であるカルロスフレンク教授（ダラム大学計算宇宙学研究所）にとって、予備的な結果の最も興味深い側面は、ミレニアムシミュレーションが初めて、特徴的なパターンが問題に刻印されたことを示すという事実です。初期のエポックでの分布であり、マイクロ波マップで直接見ることができますが、観測された銀河の分布で検出可能でなければなりません。 「バリオンの揺れを十分に測定できれば」とフランク教授は言います。「それから、宇宙の幾何学と膨張の履歴を特徴付けるための標準的な測定棒を提供し、ダークエネルギーの性質について学ぶことができます。」
「これらのシミュレーションは驚異的な画像を生成し、初期の宇宙がどのように形成されたかについての私たちの理解における重要なマイルストーンを表しています。」 PPARCの最高責任者、リチャードウェイド教授は述べています。 「ミレニアムシミュレーションは、天文学における理論と実験の相互作用の素晴らしい例です。天体の最新の観測結果を使用して、宇宙の歴史の理論モデルの予測をテストできます。」
ミレニアムシミュレーションの最も興味深く、広範囲にわたるアプリケーションは、ドイツで乙女座の努力を率いるサイモンホワイト教授（Max Planck Institute for Astrophysics）によると、これからです。 「新しい観測キャンペーンにより、銀河の特性、ブラックホール、宇宙の大規模構造に関するかつてない精度の情報が得られました」と彼は述べています。 「私たちの理論の結果を予測する私たちの能力は、これらの調査を効果的に使用して私たちの世界の起源と性質について学ぶために一致する精度のレベルに到達する必要があります。ミレニアムシミュレーションは、このためのユニークなツールです。現在、私たちの最大の課題は、世界中の天文学者がその力を利用できるようにすることです。これにより、独自の観測調査を解釈するために、独自の銀河およびクエーサー形成モデルを挿入できます。
元のソース：PPARCニュースリリース
