Gjenskaper universet i høy oppløsning

Tidligere har datasimulasjoner av universet hatt vansker med å etterlikne kosmos i både liten og stor skala samtidig på grunn av den kompliserte fysikken og mangel på høy nok datakraft som kreves.

Det kosmiske nettverket av galaksehoper i Illustris. Illustris er en simulasjon som viser universets utvikling fra 12 millioner etter the Big Bang og frem til i dag i ekstremt høy oppløsning. Grafikk: The Illustris Collaboration

Men nå simulerer det nye dataprogrammet Illustris universets utvikling over 13 milliarder år i en kube på 350 millioner lysår langs hver side, med en oppløsning på hele 12 milliarder piksler (bildeelementer).

Dataprogrammet er laget av forskere ved blant annet MIT, Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, og Heidelberg Institute for Theoretical Studies i Tyskland.

Det tok fem år å lage Illustris, og tre måneder å kjøre simulasjonen av universets utvikling. Det krevde 8000 superdatamaskiner over hele verden. Hadde forskerne brukt en vanlig hjemmedatamaskin ville simulasjonen tatt mer enn 2000 år.

Simulasjonen viser universets utvikling fra 12 millioner år etter the Big Bang og frem til i dag. I den samler mørk materie seg i langstrakte tråder i universet. På samme måte som i det virkelig kosmiske nettet, danner galaksehoper og galakser seg langs disse trådene.

Her eksploderer supernovaer til svarte hull og sender gass og støv ut i galaksene som omgir dem, slik at nye stjerner dannes. Etter hvert som stjernene og galaksene utvikler seg, oppstår flere og tyngre elementer, akkurat som i vårt eget univers.

Da simulasjonen var ferdig hadde mer enn 41 000 galakser av ulike typer og former dannet seg, inkludert spiralgalakser som Melkeveien, og uregelmessige og elliptiske galakser.

Ulike galakser dannet i Illustris, en detaljert datasimulasjon av universets utvikling. Grafikk: The Illustris Collaboration

Ved hjelp av sterke romteleskoper som Hubble kan astronomene skue langt ut i rommet, og dermed også tilbake i tid for å undersøke hvordan universet så ut tidligere. Men det er ikke mulig å se utviklingen til en enkelt galakse over tid. Til det trengs simulasjoner som Illustris.

Med Illustris kan forskerne hoppe fremover og bakover i tid, stoppe utviklingen ved bestemte tidspunkter, og zoome inn på individuelle galaksehoper og galakser.

Resultatene fra den nye og superavansert universsimulasjonen ble publisert i tidsskriftet Nature 8. mai 2014.

Forskerne bak Illustris har lagt ut mye informasjon om dataprogrammet, samt bilder og videoer. Her er en video med forklaringer på hva som skjer underveis.