Bei dem Versuch, das Universum und seine Zusammensetzung zu verstehen, gibt es eine merkliche Kluft zwischen dem, was Kosmologen und Astrophysiker studieren, und dem, wie sie es tun - Maßstab. Kosmologen konzentrieren sich normalerweise auf große räumliche Merkmale wie Galaxien und intergalaktische Umgebungen. Astrophysiker sind auch daran interessiert, die physikalischen Theorien kleiner und mittlerer Objekte - Sterne, interstellares Medium und Supernovae - zu testen.
Diese Parteien sind jedoch in einer Art Gleichgewicht, besonders wenn wir die Bildung des frühen Universums betrachten. Die ersten Supernovae sind für alle interessant, denn die Sterne waren massereich und ihr Tod führte zur Freisetzung einer großen Anzahl schwerer Elemente. Für Kosmologen sind sie wichtig, weil sie Abkühlung verursachten und die Massenskala der Sternentstehung veränderten.
Die Simulation demonstriert turbulentes Gas, wenn eine Supernova mit einem benachbarten Lichthof der Sternentstehung kollidiert
Die Forscher verwendeten den Supercomputer Edison vom Lawrence Berkeley National Laboratory for Scientific Research und erstellten Simulationen, um zu zeigen, wie die schweren Elemente, die von Supernovae freigesetzt wurden, den ersten Sternen geholfen haben, die nachfolgende Sternentstehung zu besiedeln.
Halo der dunklen Materie
Zur Analyse wurden Simulationen der chemischen Anreicherung einer dunklen Substanz mit Metallen einer nahe gelegenen Supernova-Explosion verwendet. Das Team verwendete mehrere hunderttausend Stunden Daten von NERSC, um zweidimensionale und dreidimensionale Simulationen zu erstellen.
Die partielle Verdampfung eines Halos vor der Explosion spielt eine wichtige Rolle für die spätere Anreicherung der Supernova. Darüber hinaus beeinflussen aus der Explosion geworfene Metalle die Vorhersage der Metallmenge in einem Stern und einer galaktischen Zusammensetzung der zweiten Generation.
Frühere Studien der Kosmologie haben jedoch den Punkt zwischen der Bildung von Sternen und Galaxien in solchen Details nicht in Verbindung gebracht. Dies zwang die Forscher, einen multiphysikalischen Ansatz in großem Maßstab mit zwei verschiedenen Codes anzuwenden: ZEUS-MP (für die Haloverdampfung) und CASTRO (um die Kollision des ausgestoßenen Metalls aus dem Halo zu vermeiden). Aufgrund technischer Details ist es schwierig, solche Simulationen durchzuführen, weshalb Wissenschaftler so fleißig versuchen, die Lücke zwischen kleinen und großen Maßstäben zu schließen.
