ビッグバンからわずか5億年後の、宇宙はその歴史の初期にどのように見えましたか？現在、望遠鏡で実際にそれを「振り返る」方法はありませんが、英国のダラム大学の宇宙学者は、コンピュータシミュレーションを使用して、初期の宇宙がどのように出現するかを予測しました。画像は「宇宙の夜明け」を描いており、最初の大きな銀河の形成を計算しています。シミュレーションはまた、銀河形成において暗黒物質が果たした役割を見極めようとします。ダーラム大学計算宇宙研究所（ICC）の研究の主執筆者であるアルバロオルシ氏は、次のように述べています。 ）。 「ダークマターの存在は銀河を構築するための鍵です。ダークマターがなければ、今日ここにいることはできません。」
コンピュータシミュレーションによって生成された画像では、緑色の渦が暗黒物質を表しています。科学者はこれを銀河形成の必須成分と言い、円は銀河の星形成率を示しています。異なるカラーサークルは、星形成の光度の変化を表しており、黄色が最も明るくなっています。上の画像は、ビッグバンから5億9千万年後の宇宙を表しています。下の画像は、ビッグバンから10億年後の宇宙を示しており、星形成率が上昇し始めています。
最初の銀河は、宇宙の始まりの直後に爆発的に死亡した巨大な星の破片から作成されました。ダーラムの計算では、これらの銀河が現れる場所と、130億年以上後の現在にどのように進化するかを予測しています。今日の銀河はもっと大きいですが、以前ほどは今ほど早く星を形成していません。 「私たちの研究は、宇宙の歴史の中で異なる時期に星が形成されて成長している銀河と、それらが暗黒物質にどのように関係しているかを予測しています」と、共著者のカールトン・ボー博士は述べた。 「私たちはコンピュータに銀河形成のレシピであると考えているものを与え、実際の銀河の観測に対してテストされたものが生成されるのを見ます。」
大規模なシミュレーションは、ガスなどの通常の物質が銀河の成長を予測するためにどのように動作するかを示すモデルで、暗黒物質の中で構造が成長する方法を示します。ガスは暗黒物質からの重力の引力を感じ、放射を放出して星に変わることによって冷却前に加熱されます。シミュレーション画像は、どの銀河が特定の時間に最も活発に星を形成しているのかを示しています。下の画像は、ビッグバンから19億年後の宇宙を示しています。これは、銀河の星形成が非常に活発な時期です。
チリのサンティアゴにあるカトリカ大学の科学者によってサポートされたダーラムチームの計算は、ビッグバンからほぼ10億年後の宇宙の歴史の初期段階に戻った新しい観測に対してテストすることができます。科学技術施設評議会の最高経営責任者であるキース・メイソン教授は、次のように述べています。「計算宇宙論は、宇宙の理解において重要な役割を果たしています。これらのシミュレーションは、初期の宇宙までさかのぼって振り返ることができるだけでなく、私たちの天文学者の研究と観察を補完します。」
この画像は、ビッグバンから136億年後のスペースマガジンを示しています。銀河は、以前ほどは速く星を形成していません。
チームは、銀河に対する暗黒物質の影響のさらなる研究とシミュレーションが、天文学者がこの遍在する物質が何であるかについてもっと知るのを助けるのを望んでいます。
出典：科学技術施設評議会
ダラム大学計算宇宙研究所
ダラム大学物理学科
