Een simulatie van het heelal met realistische sterrenstelsels

05 januari 2015

Een internationaal team van astronomen onder leiding van de sterrenkundige Joop Schaye heeft een simulatie van het heelal ontwikkeld waarin realistische sterrenstelsels ontstaan; hun massa, grootte en leeftijd komen overeen met die van waargenomen sterrenstelsels. De gelijkenis is te danken aan de simulatie van de sterke galactische winden - gaswinden die uit sterrenstelsels worden geblazen.

Beeld: Een close-up van een sterrenstelsel dat in de EAGLE-simulatie is ontstaan. De eerste twee afbeeldingen zijn 326 en 32,6 miljoen lichtjaar groot en laten de gasdichtheid in de omgeving zien; de rode kleur geeft een hoge gastemperatuur aan, de blauwe kleur een lage temperatuur. De laatste afbeelding is 0,2 miljoen lichtjaar groot en laat het sterlicht zien. Credit: J. Schaye et al. 2015.

Meer afbeeldingen en filmpjes

Cosmology Machine

De berekeningen duurden enkele maanden en werden uitgevoerd op de ‘Cosmology Machine’ in Durham en op ‘Curie’ in Parijs, twee van de grootste computers voor wetenschappelijk onderzoek. Astronomen kunnen met behulp van deze simulatie de ontwikkeling van sterrenstelsels onderzoeken van bijna 14 miljard jaar geleden tot nu. De resultaten worden op 1 januari gepubliceerd in het tijdschrift Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Eerdere simulaties

Sterrenkundigen onderzoeken al jaren de vorming van sterrenstelsels met behulp van computersimulaties, maar met bescheiden succes. De sterrenstelsels die in eerdere simulaties ontstonden waren vaak te zwaar, te klein, te oud en te bolvormig.

EAGLE-simulatie

De uitkomsten van de EAGLE-simulatie (Evolution and Assembly of GaLaxies and their Environments) komen veel beter overeen met de werkelijkheid omdat de galactische winden in de EAGLE-simulatie sterk genoeg zijn om de gasvoorraad die nodig is voor stervorming weg te blazen. De sterrenstelsels in de EAGLE-simulatie zijn daardoor lichter en jonger: ze bevatten minder sterren en deze ontstaan later. De galactische winden worden aangedreven door sterren, supernova-explosies en superzware zwarte gaten.

Terug in de tijd

De vele duizenden sterrenstelsels die in de EAGLE-simulatie ontstaan lijken ook in hun grootte en vorm op sterrenstelsels die astronomen in het heelal waarnemen.‘Het universum dat wij in de computer creëren is net echt. Overal zijn sterrenstelsels te zien, met alle vormen, groottes en kleuren die we met de grootste telescopen hebben waargenomen. Het is ongelooflijk. Met een simpele druk op de knop kunnen we ook nog eens teruggaan in de tijd’, zegt coauteur Richard Bower van Durham University.

Aan de knoppen van het heelal draaien

Omdat het team nu een simulatie heeft ontwikkeld waarvan de uitkomsten overeenkomen met de waargenomen eigenschappen van sterrenstelsels, kunnen astronomen de evolutie van een individueel sterrenstelsel tot in detail bestuderen. ‘Voor ons breekt een nieuw tijdperk aan’, zegt coauteur Rob Crain van Liverpool John Moores University. ‘We kunnen nu aan de knoppen van het heelal draaien en onderzoeken hoe afzonderlijke sterrenstelsels zijn ontwikkeld gedurende bijna 14 miljard jaar.’

Meer informatie

EAGLE is een project van het VIRGO consortium. Dit consortium heeft als doel state-of-the-art kosmologische simulaties uit te voeren. Het EAGLE project is mogelijk dankzij het VIRGO consortium, de Universiteit Leiden, Durham University, de European Research Council, de Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek, de Science & Technology Facilities Council, PRACE en DiRAC.