دقیق‌ترین شبیه‌سازی از جهان اولیه ساخته شد

«تلسکوپ فضایی جیمز وب» و «تلسکوپ فضایی نانسی گریس رومن»، نخستین فصل‌های کیهان را با جزئیاتی فوق‌العاده آشکار کرده‌اند.

به گزارش ایسنا به نقل از یورک الرت، پژوهشگران مرکز اخترفیزیک «هاروارد و اسمیتسونیان»(Harvard & Smithsonian) برای کمک به ستاره‌شناسان در درک آنچه می بینند، مدلی به نام «لومینا»(Lumina) را ارائه داده‌اند. این یکی از بزرگ‌ترین و دقیق‌ترین شبیه‌سازی‌های ساخته‌شده تاکنون از جهان نخستین است.

این مدل جدید، چگونگی تعامل ماده معمولی، ماده تاریک و تابش را در طول دو میلیارد سال نخست عمر جهان بازسازی می‌کند و ابزار قدرتمند و جدیدی را در اختیار دانشمندان قرار می‌دهد تا نظریه‌های مربوط به نحوه تکامل کیهان پس از «انفجار بزرگ» را آزمایش کنند. ستاره‌شناسان با مقایسه مشاهدات به‌دست‌آمده از تلسکوپ فضایی جیمز وب، تلسکوپ رومن و سایر تلسکوپ‌ها با پیش‌بینی‌های مدل لومینا می‌توانند دریابند که آیا درک آنها از قوانین حاکم بر جهان همچنان دقیق است یا یافته‌های جدید، بازنگری در نظریه‌های موجود را ایجاب می‌کنند.

قرن‌ها است که ستاره‌شناسان آسمان شب را رصد کرده‌اند و مدل‌های پیچیده‌ای را برای توضیح چگونگی شکل‌گیری ستاره‌ها، کهکشان‌ها و سایر ساختارهای کیهانی توسعه داده‌اند. امروزه، شبیه‌سازی‌های ابررایانه‌ای به پژوهشگران امکان می‌دهد تا این نظریه‌ها را به پیش‌بینی‌های دقیقی تبدیل کنند. وقتی مشاهدات با این پیش‌بینی‌ها مطابقت داشته باشند، اعتماد به نظریه‌های موجود افزایش می‌یابد. وقتی این اتفاق نیفتد، دانشمندان فرصت‌هایی را برای کشف اطلاعات جدیدی درباره نحوه عملکرد جهان به دست می‌آورند.

«اولیور زیر»(Oliver Zier)، پژوهشگر ارشد این پروژه گفت: با تلسکوپ فضایی جیمز وب، جهان نخستین به عرصه‌ای جدید و هیجان‌انگیز در اخترفیزیک تبدیل شده است. برای درک آنچه با این تلسکوپ می‌بینیم، باید نظریه‌های خود را به پیش‌بینی‌هایی دقیق تبدیل کنیم. پس از چندین سال تلاش و پشت‌سر گذاشتن فراز و نشیب‌های بسیار، دیدن نتایج شبیه‌سازی و این که چگونه پیش‌بینی‌های ما در قالب یک ویدیو جان می‌گیرند، بسیار لذت‌بخش و رضایت‌بخش است.

لومینا بزرگ‌ترین شبیه‌سازی کیهان‌شناختی تابش-هیدرودینامیک انجام‌شده تا به امروز است. این نوع شبیه‌سازی، چگونگی تعامل اجزای بنیادین جهان شامل گاز، ماده تاریک و نور را برای شکل‌گیری ستاره‌ها و کهکشان‌ها مدل‌سازی می‌کند. لومینا دو میلیارد سال نخست تاریخ کیهان را بررسی می‌کند و نشان می‌دهد که چگونه نخستین کهکشان‌ها پدیدار شدند و نواحی وسیع گازی میان خود را دگرگون کردند.

این شبیه‌سازی بیش از ۱۰۰ برابر حجم فضایی را که توسط شبیه‌سازی‌های پیشین مدل‌سازی شده بود، پوشش می‌دهد. همچنین، این نخستین بار است که یونیزاسیون مجدد، هلیوم را در زمان وقوع ثبت می‌کند و اجازه می‌دهد اثرات آن بلافاصله بر جهان در حال تکامل در مدل تأثیر بگذارند. این شبیه‌سازی، منطقه‌ای را معادل یک مکعب با وسعت تقریباً ۱.۵ میلیارد سال نوری در هر طرف شامل می‌شود که قابل مقایسه با مقیاسی است که ستاره‌شناسان می‌توانند با قدرتمندترین تلسکوپ‌های امروزی ببینند.

ایجاد لومینا نیازمند بیش از ۱۵ هزار واحد پردازش گرافیکی بود که روی «فرانتیر»(Frontier) یکی از سریع‌ترین ابررایانه‌های جهان در «آزمایشگاه ملی اوک ریج»(Oak Ridge National Laboratory) واقع در ایالت تنسی آمریکا اجرا ‌شدند. توان محاسباتی قابل توجه این سامانه به پژوهشگران امکان داد تا حجم بی‌سابقه‌ای از جهان اولیه را مدل‌سازی کنند و در عین حال، سطح جزئیات لازم را برای بررسی چگونگی شکل‌گیری کهکشان‌ها، ستاره‌ها و سیاه‌چاله‌ها حفظ کنند.

این گروه پژوهشی، لومینا را به عنوان بستری برای آزمایش ایده‌های جدید درباره شکل‌گیری و تکامل جهان طراحی کردند. پژوهش‌های آینده از این شبیه‌سازی برای بررسی چگونگی حرکت گازها بین کهکشان‌ها، چگونگی شکل‌گیری تکامل کیهانی توسط تابش‌های ناشی از انفجار بزرگ و چگونگی توسعه مناطق تشکیل ستاره‌ در طول زمان استفاده خواهند کرد.

این پژوهش در مجله «Monthly Notices of the Royal Astronomical Society» به چاپ رسید.

قطع دوباره برق مجموعه ورزشی آزادی به دلیل بدهی بیش از ۳۰ میلیاردی

تماشاخانه

باغ جهانی عباس‌آباد بهشهر : از میراث تاریخی تا پارک خوشگذرانی / یک اثر میراث جهانی که در آن می‌توانید کارهای عجیب و غریب انجام دهید

یوسف مجید‌زاده ؛ کاشف «خط شرق» و «حلقه گمشده تمدن بشریت» در ایران

فیلم های دیگر