به گزارش شهرآرانیوز؛ پیشرفت تلسکوپ‌های فضایی، از جمله جیمز وب و نانسی گریس رومن، امکان مطالعه دقیق‌تر نخستین مراحل شکل‌گیری کیهان را فراهم کرده است. اکنون پژوهشگران برای تفسیر داده‌های این تلسکوپ‌ها و بررسی چگونگی پیدایش نخستین کهکشان‌ها، از شبیه‌سازی رایانه‌ای جدیدی به نام «لومینا» استفاده می‌کنند؛ مدلی که از بزرگ‌ترین و دقیق‌ترین شبیه‌سازی‌های انجام‌شده از جهان اولیه به شمار می‌رود.
به گزارش یورک الرت، این پروژه در مرکز اخترفیزیک هاروارد و اسمیتسونیان توسعه یافته و با بازسازی تعامل گاز، ماده تاریک و تابش در دو میلیارد سال نخست تاریخ کیهان، امکان بررسی دقیق‌تر روند شکل‌گیری ستاره‌ها و کهکشان‌ها را فراهم می‌کند.
ابزاری برای آزمودن نظریه‌های کیهان‌شناسی
شبیه‌سازی لومینا به دانشمندان اجازه می‌دهد پیش‌بینی‌های نظری درباره تکامل جهان پس از انفجار بزرگ را با داده‌های رصدی مقایسه کنند. ستاره‌شناسان با تطبیق نتایج این مدل با مشاهدات تلسکوپ جیمز وب، تلسکوپ رومن و دیگر ابزارهای رصدی می‌توانند میزان انطباق نظریه‌های کنونی با شواهد را بررسی کنند و در صورت مشاهده اختلاف، فرضیه‌های تازه‌ای درباره چگونگی تحول کیهان ارائه دهند.
اولیور زیر، پژوهشگر ارشد این پروژه، گفت که رصد جهان اولیه با تلسکوپ جیمز وب، فرصت‌های تازه‌ای را برای اخترفیزیک فراهم کرده است. به گفته او، برای تفسیر این مشاهدات باید نظریه‌های علمی به پیش‌بینی‌های دقیق تبدیل شوند تا بتوان آن‌ها را با داده‌های واقعی مقایسه کرد.
شبیه‌سازی بیش از ۱۰۰ برابر بزرگ‌تر از مدل‌های پیشین
لومینا بزرگ‌ترین شبیه‌سازی کیهان‌شناختی مبتنی بر تابش و هیدرودینامیک توصیف شده است. این مدل، علاوه بر بررسی حرکت گازها و تأثیر ماده تاریک، نحوه تعامل نور با ماده را در شکل‌گیری ساختارهای کیهانی بازسازی می‌کند.
حجم فضایی بررسی‌شده در این شبیه‌سازی بیش از ۱۰۰ برابر حجم مدل‌های پیشین است. منطقه شبیه‌سازی‌شده فضایی مکعبی با طول تقریبی ۱.۵ میلیارد سال نوری در هر ضلع را در بر می‌گیرد؛ مقیاسی که امکان بررسی ساختارهای بزرگ کیهانی را در کنار جزئیات مربوط به شکل‌گیری کهکشان‌ها فراهم می‌کند.
یکی از ویژگی‌های مهم لومینا، مدل‌سازی فرایند یونش مجدد هلیوم و اثرات آن بر تحول جهان در همان زمان وقوع است. این قابلیت به پژوهشگران کمک می‌کند تأثیر تغییرات گازهای میان‌کهکشانی و تابش را بر محیط کیهانی در حال تکامل دقیق‌تر بررسی کنند.
اجرای پروژه با بیش از ۱۵ هزار واحد پردازش گرافیکی
ساخت این شبیه‌سازی به توان محاسباتی گسترده‌ای نیاز داشت. پژوهشگران لومینا را با استفاده از بیش از ۱۵ هزار واحد پردازش گرافیکی روی ابررایانه فرانتیر در آزمایشگاه ملی اوک ریج در ایالت تنسی آمریکا اجرا کردند.
این ظرفیت محاسباتی به گروه پژوهشی امکان داد حجم بزرگی از جهان اولیه را با جزئیات بالا مدل‌سازی کنند و فرایندهای مرتبط با شکل‌گیری ستاره‌ها، کهکشان‌ها و سیاه‌چاله‌ها را مورد بررسی قرار دهند.
کاربردهای آینده لومینا در مطالعه جهان اولیه
پژوهشگران قصد دارند از لومینا برای بررسی پرسش‌های مهم کیهان‌شناسی استفاده کنند؛ از جمله چگونگی جابه‌جایی گاز میان کهکشان‌ها، نقش تابش در تحول ساختارهای کیهانی و روند گسترش مناطق ستاره‌ساز در طول زمان.
نتایج این پژوهش در مجله علمی «Monthly Notices of the Royal Astronomical Society» منتشر شده است. انتظار می‌رود این شبیه‌سازی با فراهم کردن امکان مقایسه دقیق‌تر پیش‌بینی‌های نظری و مشاهدات رصدی، به درک بهتر دانشمندان از نخستین مراحل شکل‌گیری و تحول کیهان کمک کند.
نظرات کاربران