ผลลัพธ์แรกของโครงการ IllustrisTNG ได้รับการตีพิมพ์ในการศึกษาสามครั้งและพวกเขากำลังฉายแสงใหม่เกี่ยวกับวิธีที่หลุมดำสร้างรูปร่างของเอกภพและกาแลคซีก่อตัวและเติบโตอย่างไร โครงการ IllustrisTNG เรียกเก็บเงินจากตัวเองว่าเป็น“ การจำลองอุทกพลศาสตร์เชิงจักรวาลรุ่นต่อไป” โครงการดังกล่าวเป็นแบบจำลองอุทกพลศาสตร์ขนาดใหญ่ของจักรวาลของเรา เป้าหมายคือเพื่อเข้าใจกระบวนการทางกายภาพที่ผลักดันการก่อตัวของกาแลคซี
ที่หัวใจของ IllustriousTNG เป็นรูปแบบตัวเลขที่ทันสมัยของจักรวาลซึ่งทำงานบนซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่ทรงพลังที่สุดในโลกเครื่องฮาเซลเฮนที่ศูนย์คอมพิวเตอร์ประสิทธิภาพสูงในสตุตการ์ตประเทศเยอรมนี Hazel Hen เป็นคอมพิวเตอร์ที่เร็วที่สุดของเยอรมนีและเร็วที่สุดในโลกถึง 19 เครื่อง
แบบจำลองทางดาราศาสตร์ปัจจุบันของเราชี้ให้เห็นว่าความหนาแน่นของมวลพลังงานของจักรวาลถูกครอบงำโดยสสารมืดและพลังงานมืด เนื่องจากเราไม่สามารถสังเกตเห็นสิ่งต่าง ๆ เหล่านี้ได้วิธีเดียวที่จะทดสอบโมเดลนี้คือการคาดการณ์ที่แม่นยำเกี่ยวกับโครงสร้างของสิ่งต่าง ๆ ที่เราเห็นเช่นดาวการแพร่กระจายของก๊าซและการเพิ่มหลุมดำ สิ่งที่มองเห็นได้เหล่านี้จัดอยู่ในแผ่นใยจักรวาลและช่องว่าง ภายในกาแลคซีเหล่านี้คือหน่วยพื้นฐานของโครงสร้างจักรวาล เพื่อทดสอบแนวคิดของเราเกี่ยวกับโครงสร้างกาแลคซีเราต้องสร้างกาแลคซีแบบจำลองที่มีรายละเอียดและสมจริงจากนั้นเปรียบเทียบกับสิ่งที่เป็นจริง
นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ในสหรัฐอเมริกาและเยอรมนีใช้ IllustrisTNG เพื่อสร้างจักรวาลของตัวเองซึ่งสามารถศึกษารายละเอียดได้ IllustrisTNG มีความสัมพันธ์อย่างมากกับการสำรวจจักรวาลจริง แต่ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์มองสิ่งที่ถูกบดบังในจักรวาลของเรา สิ่งนี้นำไปสู่ผลลัพธ์ที่น่าสนใจบางอย่างจนถึงขณะนี้และกำลังช่วยตอบคำถามสำคัญในจักรวาลวิทยาและฟิสิกส์ดาราศาสตร์
นับตั้งแต่เราได้เรียนรู้ว่ากาแลคซีเป็นเจ้าภาพหลุมดำมวลมหาศาล (SMBHs) ที่ใจกลางพวกมันเชื่อกันอย่างกว้างขวางว่าพวกมันมีอิทธิพลอย่างลึกซึ้งต่อวิวัฒนาการของกาแลคซีและอาจเป็นไปได้ในการก่อตัว นั่นนำไปสู่คำถามที่ชัดเจน: SMBH เหล่านี้มีอิทธิพลต่อกาแลคซีที่เป็นเจ้าภาพอย่างไร TNG ที่มีชื่อเสียงออกมาเพื่อตอบคำถามนี้และรายงานโดยดร. ดีแลนเนลสันที่สถาบันมักซ์พลังค์สูงสุดสำหรับดาราศาสตร์ฟิสิกส์แสดงให้เห็นว่า
“ สิ่งที่มีอยู่จริงเพียงสิ่งเดียวที่สามารถดับการก่อตัวดาวในกาแลคซีทรงกลมขนาดใหญ่ของเราคือหลุมดำมวลมหาศาลที่ใจกลางพวกมัน - ดร. ดีแลนเนลสัน, สถาบันวิจัยฟิสิกส์ดาราศาสตร์แม็กซ์พลังค์
กาแลคซีที่ยังคงอยู่ในช่วงการก่อตัวดาวฤกษ์ของพวกเขาเปล่งประกายในแสงสีน้ำเงินของดาวอายุน้อยของพวกเขา แล้วการเปลี่ยนแปลงบางอย่างและการก่อตัวดาวก็จะจบลง หลังจากนั้นกาแลคซีก็ถูกครอบงำด้วยดาวอายุมากกว่าและกาแลคซีรวมอยู่ในสุสานที่เต็มไปด้วยกาแลคซี "แดงและตาย" เนลสันอธิบายว่า“ สิ่งที่มีอยู่จริงเพียงสิ่งเดียวที่สามารถดับการก่อตัวดาวฤกษ์ในกาแลคซีทรงกลมขนาดใหญ่ของเราคือหลุมดำมวลมหาศาลที่ใจกลางพวกมัน” แต่พวกเขาจะทำอย่างไร
เนลสันและเพื่อนร่วมงานของเขากล่าวว่ามันเป็นผลตอบรับหลุมดำมวลมหาศาลในสถานะที่มีการสูญเสียต่ำ สิ่งที่แปลว่าเป็นหลุมดำนั้นเป็นตัวก่อให้เกิดลมหรือคลื่นกระแทกทำให้เกิดแก๊สและฝุ่นที่ก่อตัวดาวฤกษ์ออกมาจากกาแลคซี สิ่งนี้ จำกัด การก่อตัวของดาวฤกษ์ในอนาคต ดาวที่มีอยู่มีอายุและเปลี่ยนเป็นสีแดงและมีดาวสีน้ำเงินใหม่จำนวนน้อย
เป็นที่ทราบกันมานานแล้วว่ากาแลคซีขนาดใหญ่ก่อตัวขึ้นเมื่อกาแลคซีขนาดเล็กเข้าร่วม เมื่อกาแลคซีใหญ่ขึ้นแรงโน้มถ่วงของมันจะดึงกาแลคซีขนาดเล็กกว่าเข้ามาในกาแลคซี ในช่วงการชนเหล่านี้กาแลคซีก็ถูกแยกออก ดาวบางดวงจะกระจัดกระจายและจะอาศัยอยู่ในรัศมีรอบกาแลคซีใหม่ที่ใหญ่กว่า สิ่งนี้จะช่วยให้กาแลคซีที่เพิ่งสร้างใหม่มีแสงพื้นหลังจาง ๆ ของแสงดาวฤกษ์ แต่นี่เป็นการคาดการณ์และแสงสีซีดเหล่านี้ยากต่อการสังเกต
“ ตอนนี้เราสามารถตรวจสอบการทำนายของเราได้อย่างเป็นระบบโดยผู้สังเกตการณ์” - ดร. อันนาลิซ่าพิลพิช (Max Planck Institute for Astrophysics)
IllustrisTNG สามารถทำนายได้แม่นยำยิ่งขึ้นว่าเรืองแสงนี้ควรมีลักษณะอย่างไร สิ่งนี้ทำให้นักดาราศาสตร์มีความคิดที่ดีขึ้นว่าควรมองหาอะไรเมื่อพวกเขาพยายามสังเกตการเรืองแสงของดาวฤกษ์ในจักรวาลที่แท้จริง “ ตอนนี้เราสามารถตรวจสอบการทำนายของเราได้อย่างเป็นระบบโดยผู้สังเกตการณ์” ดร. แอนนาลิซาพิลพิช (MPIA) ชี้ให้เห็นซึ่งนำไปสู่การศึกษาเพิ่มเติมของ IllustrisTNG “ สิ่งนี้ให้ผลการทดสอบที่สำคัญสำหรับรูปแบบเชิงทฤษฎีของการก่อตัวกาแลคซีตามลำดับชั้น”
IllustrisTNG เป็นชุดจำลองที่กำลังดำเนินอยู่ จนถึงตอนนี้มีการเรียกใช้ IllustrisTNG สามตัวแต่ละตัวสร้างแบบจำลองที่ใหญ่กว่าแบบก่อนหน้านี้ พวกเขาคือ TNG 50, TNG 100, และ TNG 300. TNG300 นั้นใหญ่กว่า TNG50 และอนุญาตให้ศึกษาพื้นที่ขนาดใหญ่ขึ้นซึ่งเผยเบาะแสเกี่ยวกับโครงสร้างขนาดใหญ่ แม้ว่า TNG50 จะเล็กกว่ามาก แต่ก็มีรายละเอียดที่แม่นยำกว่ามาก มันทำให้เราดูรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับคุณสมบัติโครงสร้างของกาแลคซีและโครงสร้างของแก๊สรอบกาแลคซีอย่างละเอียด TNG100 อยู่ตรงกลาง
IllustrisTNG ไม่ใช่การจำลองทางอุทกพลศาสตร์เชิงจักรวาลครั้งแรก อื่น ๆ ได้แก่ Eagle, Horizon-AGN และ Illustris ผู้บุกเบิกยุคก่อนของ IllustrisTNG พวกเขาได้แสดงให้เห็นว่าแบบจำลองเชิงทฤษฎีเชิงทำนายเหล่านี้มีประสิทธิภาพเพียงใด เมื่อคอมพิวเตอร์ของเรามีพลังมากขึ้นและความเข้าใจในวิชาฟิสิกส์และจักรวาลวิทยาของเราเพิ่มขึ้นตามไปด้วยการจำลองสถานการณ์เหล่านี้จะให้ผลลัพธ์ที่มีรายละเอียดมากขึ้น
