Wetenschappers van de University of Arizona hebben een supercomputer virtuele zonnestelsels laten maken, om zo beter te kunnen begrijpen hoe een universum ontstaat en zich ontwikkeld. De supercomputer simuleerde zonnestelsels die over miljarden jaren heen evolueerden.
Astronomen simuleren al langer zonnestelsels en hun evolutie, maar doen dit vaak met één tegelijk. Volgens Peter Behroozi, assistent professor bij UA Steward Observatory, wisten hij en zijn team dit probleem op te lossen door miljoen verschillende zonnestelsels te simuleren op een supercomputer. Ieder zonnestelsel gebruikte andere fysieke theorieën over hoe ze ontstaan.
“Op de computer kunnen we veel verschillende zonnestelsels maken en ze vergelijken met de echte. Op basis daarvan kunnen we bepalen welke regels hebben geleid tot hetgeen wat we nu zien”, aldus Behroozi.
Het is voor het eerst dat er zelf-consistente zonnestelsels gemaakt zijn die zo’n exacte kopie zijn van de echte. Elke simulatie representeerde namelijk een deel van de echte cosmos, met daarin 12 miljoen zonnestelsels. De simulaties draaiden tussen 400 miljoen jaar na de Big Bang tot nu.
Drie weken
Het maken van zoveel zonnestelsels vereiste vooral een nieuwe aanpak, omdat het erg ingewikkeld is. “Het simuleren van een enkel zonnestelsel vereist 10 tot de macht 48 computing-operaties. Alle computers op aarde bij elkaar kunnen dat niet in honderd jaar uitvoeren. Dus om een zonnestelsel te simuleren – laat staan 12 miljoen – moesten we het anders doen.”
Daarom werd dus een supercomputer gebruikt, genaamd Ocelote. Die computer staat op de UA High Performance Computing Cluster. Daarnaast werden computing-resources bij het NASA Ames Research Center en het Leibniz-Rechenzentrum in het Duitse Garching gebruikt.
Voor het project werden uiteindelijk ruim 8 miljoen universums gemaakt. Dat deden ze in slechts drie weken.
Bevindingen
De simulaties waren niet alleen een primeur, maar kwamen ook met interessante resultaten. Ieder ‘Ex-Machina’-zonnestelsel werd getest om te bepalen hoe vergelijkbare zonnestelsels in het gegenereerde universums overeenkwamen met het echte universum. De universums die het meest vergelijkbaar waren met die van ons, hadden allemaal vergelijkbare onderliggende fysieke regels.
Daarmee is er dus een nieuwe aanpak ontstaan om te bestuderen hoe zonnestelsels ontstaan. De resultaten hielpen bovendien bij het oplossen van een paradox die al jaren bestaat, over waarom zonnestelsels ophouden met het maken van nieuwe sterren, zelfs als ze hier genoeg waterstofgas voor hebben.
We hadden hier verschillende ideeën over, maar die lijken nu niet altijd te kloppen. Zo kunnen zonnestelsels bijvoorbeeld veel langer sterren maken dan we eerder dachten.