星系的形成是物质与能量之间的复杂舞蹈，发生在宇宙比例的阶段，跨越了数十亿年。我们今天观察到的结构化和动态星系的多样性是如何源于炽烈的混乱大爆炸仍然是最困难的未解决难题之一宇宙学。
为了寻求答案，一支国际科学家团队创建了迄今为止宇宙中最详细的大型大型模型，他们称为TNG50。它们的虚拟宇宙大约2.3亿光年，包含数万个不断发展的星系，这些星系具有以前仅在单高胶质模型中看到的细节水平。该模拟跟踪了代表超过200亿个粒子暗物质在13.8亿年内，气体，星星和超大质黑洞。
前所未有的解决方案和规模使研究人员能够收集对我们宇宙过去的关键见解，揭示了各种形状奇怪的星系如何变体成存在以及恒星爆炸和黑洞如何触发这种银河发展。他们的结果发表在两篇文章中，将在2019年12月的《杂志》上发表皇家天文学会的月度通知。
TNG50是由Illustristng项目，旨在通过生产大型宇宙以来，不牺牲各个星系的细节来建立以来我们宇宙如何发展的完整图片。
佛罗里达大学物理学副教授，研究的共同作者保罗·托里（Paul Torrey）说：“这些模拟是巨大的数据集，我们可以通过解剖和了解其中的星系的形成和演变来学习一吨。” “从根本上来说，TNG50的新内容是，您在星系中获得了足够高的质量和空间分辨率，可以清楚地了解系统的内部结构在形成和发展时的外观。”
该模型对细节的关注会带来一定的代价。模拟需要16,000个榛子母鸡的处理器核心超级计算机在德国斯图加特（Stuttgart），连续运行一年多。相同的计算将需要一个单一的处理器系统来计算。尽管是历史上最重的天体物理模拟之一，但研究人员认为他们的投资已经获得了回报。
“当您离开的数值实验比您投入的数字实验尤其成功。” Dylan Nelson是Max Planck Institute in Munich，Germany，Germany的Max Planck研究所的博士后研究员，该研究的共同作者，也是如此。在一份声明中说。 “在我们的模拟中，我们看到未被明确编程到仿真代码中的现象。这些现象以自然方式出现，从我们模型宇宙的基本物理成分的复杂相互作用。”
这种新兴的现象可能对于理解为什么我们的宇宙出现在大爆炸后的138亿年中至关重要。 TNG50允许研究人员亲眼目睹星系如何从宇宙出生后不久的气体云云中出现。他们发现，我们的宇宙社区共有的磁盘形星系自然出现在模拟中，并产生了内部结构，包括螺旋臂，凸起和钢筋从其中央超级质量延伸的黑洞。当他们将计算机生成的宇宙与现实生活中的观察结果进行比较时，他们发现自己的星系群体在定性上与现实一致。
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随着它们的星系继续将其变成有序的旋转磁盘，另一个现象开始出现。超新星每个星系的核心爆炸和超大的黑洞会产生高速流出的气体。这些流出变成了气体的喷泉，在银河系上方数千光年上升。重力最终将大部分气体带回了银河系的磁盘，将其重新分配到外边缘，并创建了气体流出和流入的反馈回路。除了回收形成新恒星的成分外，流出还被证明会改变其星系的结构。回收的气体加速了星系转化为薄的旋转磁盘。
尽管有这些最初的发现，但团队还远未完成模型的剖析。他们还计划公开发布所有模拟数据，以供全世界的天文学家研究其虚拟宇宙。
托里说：“现在我们完成了这些模拟，我们前面有一条巨大的道路。” “整个研究人员都在努力更好地了解形成的星系的详细特性以及该数据中出现的新兴趋势。”
最初出版现场科学。
