Prvi rezultati IllustrisTNG projekta objavljeni su u tri odvojene studije i oni bacaju novo svjetlo na to kako crne rupe oblikuju kosmos, te kako galaksije oblikuju i rastu. Projekt IllustrisTNG sebe smatra „sljedećom generacijom kozmoloških hidrodinamičkih simulacija“. Projekt je kontinuirana serija masivnih hidrodinamičkih simulacija našeg Svemira. Njegov je cilj razumjeti fizičke procese koji pokreću stvaranje galaksija.
U srcu IllustriousTNG-a nalazi se vrhunski numerički model svemira koji radi na jednom od najmoćnijih superračunala na svijetu: stroj Hazel Hen u računalnom centru visokih performansi u Stuttgartu u Njemačkoj. Hazel Hen je najbrže računalo u Njemačkoj i 19. najbrže na svijetu.
Naš trenutni kozmološki model sugerira da gustoćom mase-energije Univerzuma dominira tamna tvar i tamna energija. Budući da ne možemo promatrati nijednu od ovih stvari, jedini način da se testira ovaj model je da možemo precizno predvidjeti strukturu stvari koje možemo vidjeti, poput zvijezda, difuznog plina i stvaranja crnih rupa. Te vidljive stvari su organizirane u kozmičku mrežu listova, niti i praznina. Unutar su galaksije, koje su osnovne jedinice kozmičke strukture. Da bismo testirali naše ideje o galaktičkoj strukturi, moramo napraviti detaljne i realistične simulirane galaksije, a zatim ih usporediti sa stvarnim.
Astrofizičari u SAD-u i Njemačkoj upotrijebili su IllustrisTNG za stvaranje vlastitog svemira, koji bi se zatim mogao detaljno proučiti. IllustrisTNG jako je povezan s promatranjima stvarnog Svemira, ali omogućuje znanstvenicima da gledaju stvari koje su zatamnjene u našem vlastitom Svemiru. To je dovelo do do sada vrlo zanimljivih rezultata i pomaže u odgovoru na nekoliko velikih pitanja iz kozmologije i astrofizike.
Otkad smo saznali da galaksije u svojim centrima drže supermasivne crne rupe (SMBH), široko se vjeruje da oni imaju dubok utjecaj na evoluciju galaksija, a možda i na njihovo nastajanje. To je dovelo do očiglednog pitanja: Kako ovi SMBH utječu na galaksije koje ih ugošćuju? Iluzorni TNG namjeravao je odgovoriti na to, a rad dr. Dylana Nelsona s Instituta za astrofiziku Max Planck pokazuje da je "osnovni pokretač prijelaza boje galaksije supermasivna povratna informacija u crnoj rupi u stanju malog nakupljanja."
"Jedina fizička cjelina koja može ugasiti stvaranje zvijezda u našim velikim eliptičnim galaksijama su supermasivne crne rupe u njihovim središtima." - Dr. Dylan Nelson, Institut za astrofiziku Maxa Plancka,
Galaksije koje su još uvijek u fazi formiranja zvijezda sjajno sjaju u plavom svjetlu svojih mladih zvijezda. Tada se nešto mijenja i formacija zvijezda završava. Nakon toga galaksijom dominiraju starije, crvene zvijezde, a galaksija se pridružuje groblju punom "crvenih i mrtvih" galaksija. Kao što Nelson objašnjava, "Jedina fizička cjelina koja je sposobna ugasiti stvaranje zvijezda u našim velikim eliptičnim galaksijama su supermasivne crne rupe u njihovim središtima." Ali kako oni to rade?
Nelson i njegovi kolege pripisuju je supermasivnoj povratnoj informaciji od crne rupe u stanju niskog nakupljanja. To znači da, dok se crna rupa hrani, ona stvara vjetar ili udarni val koji puše plin i prašinu u obliku zvijezda iz galaksije. To ograničava buduće formiranje zvijezda. Postojeće zvijezde ostare i postaju crvene, a nekoliko novih plavih zvijezda se formira.
Dugo se mislilo da se velike galaksije formiraju kada se manje galaksije pridruže. Kako se galaksija povećava, njezina gravitacija uvlači u nju više manjih galaksija. Tijekom tih sudara galaksije su rastrgane. Neke zvijezde će se raštrkati i stajat će u nožem oko nove, veće galaksije. Ovo bi novoosnovanoj galaksiji trebalo dati blistavi pozadinski sjaj zvjezdane svjetlosti. Ali ovo je predviđanje, a ove blijede sjajeve vrlo je teško promatrati.
"Naše prognoze sada mogu sustavno provjeriti promatrači." - dr. Annalisa Pillepich (Institut Maxa Plancka za astrofiziku)
IllustrisTNG je mogao preciznije predvidjeti kako bi ovaj sjaj trebao izgledati. To astronomima daje bolju ideju na što obratiti pažnju kada pokušaju promatrati ovaj blijedi zvjezdani sjaj u stvarnom Svemiru. „Naše prognoze sada mogu sustavno provjeriti promatrači“, ističe dr. Annalisa Pillepich (MPIA), koja je vodila daljnju IllustrisTNG studiju. "Ovo daje kritički test za teorijski model hijerarhijske formacije galaksija."
IllustrisTNG je u tijeku niz simulacija. Do sada su postojala tri pokusaja IllustrisTNG, od kojih je svaki stvorio veću simulaciju od prethodne. To su TNG 50, TNG 100 i TNG 300. TNG300 je mnogo veći od TNG50 i omogućuje proučavanje većeg područja što otkriva tragove o strukturi velikih razmjera. Iako je TNG50 mnogo manji, ima puno preciznije detalje. Omogućuje nam detaljniji pregled strukturnih svojstava galaksija i detaljnu strukturu plina oko galaksija. TNG100 je negdje u sredini.
IllustrisTNG nije prva kozmološka hidrodinamička simulacija. Ostali su Orao, Horizon-AGN i prethodnik IllustrisTNG-a, Illustris. Pokazali su koliko snažni mogu biti teorijski prediktivni modeli. Kako naša računala postaju sve snažnija, a zajedno s njima raste i naše razumijevanje fizike i kosmologije, ove će vrste simulacija dati veće i detaljnije rezultate.
