Суперкомпьютерная модель, созданная и рассчитанная специалистами Лаборатории НАСА по изучению реактивного движения (NASA Jet Propulsion Laboratory, JPL) демонстрирует процессы, происходящие в молодой массивной галактике, формирующейся в момент времени, когда возраст Вселенной составлял около двух миллиардов лет. Математическая модель демонстрирует как потоки холодного космического газа, являющегося материалом для рождения новых звезд и топливом для уже существующих, "стекает" по спиральным рукавам в область ядра галактики. Попав в область, приближенную к центру галактики, этот газ преобразуется в новые молодые звезды, которые постоянно увеличивают массу формирующейся галактики.

"Формирование галактик, действительно, является хаотичным процессом" - рассказывает Кайл Стюарт (Kyle Stewart), один из ведущих ученых, принимавший участие в разработке компьютерной модели. - "Из-за этого нам потребовалось несколько месяцев работы нескольких сотен компьютерных процессоров для того, чтобы рассчитать нашу компьютерную модель и узнать как происходит процесс формирования галактик".

В относительно молодой Вселенной галактики формировались из глыб материи, связанных нитями в единую гигантскую космическую "сеть". Попадая в гравитационную ловушку скопления материи облака холодного космического газа уплотнялись до того момента, когда их плотность становилась достаточной для возникновения процессов формирования молодых звезд. Именно таким образом сформировалась наша галактика Млечного Пути и миллиарды ее звезд.

Более ранняя модель процессов формирования галактик подразумевала то, что космический газ поступал из окружающего пространства к центру галактики равномерно со всех направлений. Эти газовые облака, постепенно разогреваясь, сталкивались друг с другом, производя ударные волны, разогревающие газ еще больше. Этот процесс чем-то похож на формирование ударной волны, возникающей в момент преодоления самолетом звукового барьера, только в случае галактик скорости и энергии этих процессов несоизмеримо выше. Согласно теории такой процесс является достаточно медленным и занимает порядка 8 миллиардов лет.

Последние исследования показали противоречивость имеющейся теории в отношении небольших галактик, где космический газ не может быть нагрет до высоких температур. Таким образом появилась теория "холодного способа" формирования галактик, которая определяет то, что газ направляется к центру галактики, "стекая" по ее спиральным рукавам.

Для подтверждения истинности новой теории потребовались бы миллиарды лет наблюдений за процессами роста молодых галактик. Поэтому исследовательская команда прибегла к компьютерному моделированию на суперкомпьютерах, имеющихся в распоряжении JPL, Исследовательского центра НАСА имени Эймса и Калифорнийского университета в Ирвине. Эти суперкомпьютера произвели расчеты четырех различных моделей процессов формирования галактик, подобных нашему Млечному Пути, начиная с времени в 57 миллионов лет с момента Большого Взрыва.

Каждое моделирование начиналось с одинаковых условий и одинакового набора "компонентов" будущей галактики - водорода, гелия и темной материи. Затем математическая модель позволяла вступать в действие законам физики, создавая "галактические шедевры". Когда расчет модели заканчивался ученые анализировали полученные результаты, находя новые подсказки касательно того, как зарождающаяся галактика получает "подпитку" в виде холодного космического газа. Эти модели показали, что на самом деле перемещение потоков газа происходит быстрее, чем считалось ранее, а весь процесс формирования новой галактики занимает порядка одного миллиарда лет.

В своих математических моделях исследователи так же рассматривали влияние на процессы формирования новых галактик такого фактора, как наличие темной материи, невидимого вещества, на долю которого приходится около 85 процентов от всей материи во Вселенной. Моделирование показало, что темная материя принимает активное участие в процессе формирования галактики, вращаясь и быстро передвигаясь вдоль рукавов галактики и космических нитей, сходящихся в центре галактики.