Pirmieji projekto „IllustrisTNG“ rezultatai buvo paskelbti trijuose atskiruose tyrimuose. Jie atskleidžia, kaip juodosios skylės formuoja kosmosą ir kaip formuojasi bei auga galaktikos. „IllustrisTNG“ projektas vadinasi „naujos kartos kosmologiniai hidrodinaminiai modeliavimai“. Projektas yra tęstinė masinių mūsų Visatos hidrodinaminių modeliavimų serija. Jos tikslas yra suprasti fizinius procesus, kurie skatina galaktikų formavimąsi.
„IllustriousTNG“ centre yra moderniausias skaitmeninis Visatos modelis, veikiantis viename galingiausių superkompiuterių pasaulyje: „Hazel Hen“ aparatas, aukšto našumo skaičiavimo centre Štutgarte, Vokietijoje. „Hazel Hen“ yra greičiausias kompiuteris Vokietijoje ir 19-as greičiausias pasaulyje.
Dabartinis mūsų kosmologinis modelis rodo, kad Visatos masės ir energijos tankyje dominuoja tamsiosios medžiagos ir tamsiosios energijos. Kadangi mes negalime pastebėti nė vieno iš šių dalykų, vienintelis būdas išbandyti šį modelį yra sugebėti tiksliai numatyti matomų dalykų, tokių kaip žvaigždės, difuzinės dujos ir besikaupiančios juodosios skylės, struktūrą. Šie matomi dalykai yra suskirstyti į kosminį lapų, gijų ir tuštumų tinklą. Jų viduje yra galaktikos, kurios yra pagrindiniai kosminės struktūros vienetai. Norėdami išbandyti savo idėjas apie galaktikos struktūrą, turime sudaryti išsamias ir tikroviškas imituojamas galaktikas, tada palyginti jas su realiomis.
JAV ir Vokietijos astrofizikai naudojo „IllustrisTNG“ norėdami sukurti savo visatą, kurią vėliau buvo galima išsamiai ištirti. „IllustrisTNG“ labai stipriai koreliuoja su tikrosios Visatos stebėjimais, tačiau leidžia mokslininkams pažvelgti į dalykus, užtemusius mūsų pačių Visatoje. Tai iki šiol davė labai įdomių rezultatų ir padeda atsakyti į kai kuriuos svarbius kosmologijos ir astrofizikos klausimus.
Nuo tada, kai sužinojome, kad galaktikų centruose yra didžiulės juodosios skylės (SMBH), buvo plačiai manoma, kad jos daro didelę įtaką galaktikų evoliucijai ir galbūt jų susidarymui. Dėl to kilo akivaizdus klausimas: kaip šie SMBH daro įtaką galaktikoms, kuriose jie gyvena? Gausus TNG pasiryžo atsakyti į tai, o Makso Plancko astrofizikos instituto dr. Dylano Nelsono darbas rodo, kad „pagrindinis galaktikos spalvų perėjimo variklis yra supermasyvus juodųjų skylių grįžtamasis ryšys, esant žemai akcencijai“.
„Vienintelis fizinis darinys, galintis užgesinti žvaigždės susidarymą mūsų didelėse elipsinėse galaktikose, yra supermasyvios juodosios skylės jų centruose“. - dr. Dylan Nelson, Makso Planko astrofizikos institutas,
Galaktikos, kurios vis dar yra žvaigždžių formavimo fazėje, ryškiai šviečia mėlynoje jų jaunų žvaigždžių šviesoje. Tada kažkas pasikeičia ir žvaigždžių formavimasis baigiasi. Po to galaktikoje dominuoja senesnės, raudonos žvaigždės, ir galaktika prisijungia prie kapinių, kuriose pilna „raudonų ir mirusių“ galaktikų. Kaip aiškina Nelsonas, „vienintelis fizinis darinys, galintis užgesinti žvaigždės susidarymą mūsų didelėse elipsinėse galaktikose, yra supermasyvios juodosios skylės jų centruose“. Bet kaip jie tai daro?
Nelsonas ir jo kolegos tai priskiria prie supermasyvių juodosios skylės atsiliepimų, esant žemai akcencijai. Ką tai reiškia, kad maitinant juodąją skylę, susidaro vėjas arba smūgio banga, kuri iš galaktikos pučia žvaigždę sudarančias dujas ir dulkes. Tai riboja būsimą žvaigždžių formavimąsi. Esamos žvaigždės sensta ir pasidaro raudonos, susidaro nedaug naujų mėlynų žvaigždžių.
Jau seniai manoma, kad didelės galaktikos susidaro, kai mažesnės galaktikos prisijungia. Didėjant galaktikai, jos gravitacija į ją patraukia daugiau mažesnių galaktikų. Šių susidūrimų metu galaktikos yra subraižytos. Kai kurios žvaigždės bus išsibarstę ir apsigyvens aureolyje aplink naująją, didesnę galaktiką. Tai turėtų naujai sukurtai galaktikai suteikti silpną foninį žvaigždžių šviesos spindesį. Bet tai yra prognozė, ir šiuos blyškus spindesius labai sunku pastebėti.
„Stebėtojai dabar gali sistemingai tikrinti mūsų prognozes“. - dr. Annalisa Pillepich (Makso Planko astrofizikos institutas)
„IllustrisTNG“ sugebėjo tiksliau nuspėti, kaip turėtų atrodyti šis švytėjimas. Tai astronomams suteikia geresnį supratimą, ko reikia ieškoti bandant pastebėti šį blyškią žvaigždžių spindesį tikroje Visatoje. „Stebėtojai dabar gali sistemingai tikrinti mūsų prognozes“, - pabrėžia dr. Annalisa Pillepich (MPIA), kuri vadovavo tolesniam „IllustrisTNG“ tyrimui. „Tai yra kritinis hierarchinio galaktikos formavimosi modelio išbandymas“.
„IllustrisTNG“ yra nuolatinė modeliavimo serija. Iki šiol buvo trys „IllustrisTNG“ paleidimai, kiekvienas sukūręs didesnį modeliavimą nei ankstesnis. Jie yra TNG 50, TNG 100 ir TNG 300. TNG300 yra daug didesnis nei TNG50 ir leidžia ištirti didesnį plotą, kuris atskleidžia užuominas apie didelio masto struktūrą. Nors TNG50 yra daug mažesnis, jis turi daug tikslesnes detales. Tai suteikia mums išsamesnį vaizdą apie galaktikų struktūrines savybes ir detalią dujų struktūrą aplink galaktikas. TNG100 yra kažkur viduryje.
„IllustrisTNG“ nėra pirmasis kosmologinis hidrodinaminis modeliavimas. Tarp kitų yra „Eagle“, „Horizon-AGN“ ir „IllustrisTNG“ pirmtakas „Illustris“. Jie parodė, kokie galingi gali būti šie nuspėjami teoriniai modeliai. Kai mūsų kompiuteriai tampa galingesni, o kartu su jais auga ir fizikos bei kosmologijos supratimas, šios modeliavimo rūšys duos geresnių ir išsamesnių rezultatų.
