شبیه سازی کل هستی

یك گروه بین المللی از محققان برنامه ای كامپیوتری طراحی كرده اند كه رشد و انبساط جهان را پس از انفجار بزرگ (Big Bang)شبیه سازی می كندكه شامل اطلاعاتی از كهكشانها ، خوشه ها و اختروش ها است . شبیه سازی هزاره ، ۱۰ میلیارد ذرات مجازی را بكار برده و حركت آنها را در ۲ میلیارد سال نوری مكعب فضائی به همانگونه كه هستی تكامل یافته ترسیم كرده است. این فضای شبیه سازی شده شامل ۲۰ میلیون كهكشان مجازی است و انرژی تاریك منبسط كننده هستی ، ماده تاریك سرد cold dark matter
وماده منظم regular matterراشرح می دهدائتلاف سنبله یا (Virgo Constrium)یك گروه بین المللی از اختر شناسان انگلستان، ژاپن ، كانادا ، آلمان و ایالات متحده در تاریخ ۲ ژوئن اولین نتایج واقعی ترین و بزرگترین شبیه سازی كه تاكنون تكامل ساختاركیهان و تشكیل كهكشانهاواختروشها راشبیه سازی میكند منتشر كردند . این گزارش نشان می دهد كه چگونه چنین اطلاعات شبیه سازی شده به نقشه های دیداری عظیم ، میتواند پروسه های فیزیكی را كه پشت پرده تكامل و ساخت كهكشانهای حقیقی و سیاه چاله هاقرار دارند آشكار كنددر شبیه سازی هزاره ("Millennium Simulation")ازبیش از ۱۰ میلیارد جرم برای ترسیم تكامل توزیع ذرات در فضائی سه بعدی به طول ۲ میلیارد سال نوری استفاده شده است . بدین منظور از ابررایانه انجمن ماكس پلانك در گارشینگ آلمان به مدت یك ماه استفاده شد. با بكار گیری تكنیك های پیچیده مدل سازی در حجمی معادل ۲۵ ترابایت ( ۲۰ میلیون مگابایت ) این محققان قادرند گذشته تكاملی نزدیك به ۲۰ میلیون كهكشان و سیاه چاله های بسیار عظیمی كه بعضاً به شكل اختروش ها در قلب آنها مشاهده می شوند بررسی نمایند.تلسكوپهایی كه به آشكار سازهای امواج مایكروویومجهز هستند قادراند تصاویری از زمانی كه هستی فقط ۴۰۰۰۰۰ سال عمر داشت به دست دهند . تنها ساختار آن زمان موج های ضعیفی در دریای یكنواختی از ذرات و تشعشعات بودند . سپس قوه جاذبه باعث تكامل این تشعشعات به صورت ساختارهای با شكوهی كه امروزه می بینیم شد . این همان پیشرفت و تكاملی است كه شبیه سازی هزاره برای بررسی آن طراحی شده است با اهداف توا‎ُم بررسی این موضوع كه این نمونه برای تكامل كیهان براستی سازگار و نامتناقض با آنچه كه ما مشاهده می كنیم هست ، وكاوش فیزیك مختلط كه منجر به كهكشانها و سیاه چاله های مركزی آنها شد.پیشرفت های اخیر در علم كیهان شناسی حاكی از آن است كه ۷۰ درصد عالم هستی شامل انرژی تاریك (dark energy)است .میدان نیروی مرموزی كه باعث انبساط سریع روز افزون هستی می شود . حدود یك چهارم دیگر شامل جرم تاریك سرد است، نوع جدیدی از ذره ابتدائی كه هنوز نمونه ای از آن مستقیماً بر روی زمین كشف نشده است،و تنها در حدود ۵ درصد هستی از ماده معمول اتمی كه ما با آن آشنا هستیم تشكیل شده كه بیشترین سهم آن هم مربوط به اتم های هیدروژن و هلیوم است ، تمامی این اجزا در شبیه سازی هزاره مورد استفاده قرار گرفته اند. در بخش طبیعی آنها دانشمندان این گروه این شبیه سازی را برای مطالعه تكامل ابتدائی سیاه چاله ها بكار می برندSDSS(Sloan Digital Sky Survey )شماری از اختروش های بسیاردرخشان و دوری را كشف كرده كه در دسته سیاه چاله هائی پدیدار می شوند كه حداقل یك میلیارد برابر جرم خورشید در زمانی كه هستی كمتر از یك دهم عمر كنونی آن را داشت قرار دارند.دكتر ولكا اسپرینگل می گوید: (رهبر پروژه هزاره و نویسنده مقاله ) بسیاری از اخترشناسان بر این باور بودند كه تطبیق رشد تدریجی ساختار پیش بینی شده ، با تصاویر استاندارد ناممكن است . وقتی كه ما مدل سازی كهكشان و تشكیل اختروش را آزمایش كردیم فهمیدیم كه سیاه چاله های حجیم اندكی در مدت زمانی كوتاه به شكل كاملی میرسند تا اطلاعاتی در مورد این اختروش های نادر به ما بدهند.شبیه سازی هزاره اولین ظهور كهكشان را هنگامی ارائه میكند كه جهان فقط چند صد میلیون سال عمر داشت ، كه امروزه آنها به حجیم ترین كهكشانهای واقع در مراكز بزرگترین خوشه های كهكشان تبدیل شده اند.برای پروفسور كارلوس فرنك ( عضو انستیتو كیهانشناسی كامپیوتری دانشگاه دورهام) و رئیس بخش انگلیسی این ائتلاف ، جالب ترین جنبه نتیجه مقدماتی، این حقیقت است كه شبیه سازی هزاره برای اولین بار ثابت كرد كه الگوهای مشخص در مورد توزیع جرم در دوران ابتداعی و همچنین نقشه های مایكروویو قابل رؤیت كماكان باید ارائه شوند و در توزیع دیداری كهكشانها باید قابل كشف باشند . اگر بتوانیم مارپیچ های باریون(baryon wiggles )را به خوبی اندازه گیری كنیم آنها الگوهای اندازه گیری استانداردی برای تعیین ژئومتری و تاریخ انبساط هستی و در نتیجه فهم ماهیت انرژی تاریك به ما ارائه میدهندروفسور ریچارد وید میگویداین شبیه سازی ،تصاویر متناوبی تولید میكند كه واقعه مهمی برای فهم چگونگی شكل ابتدائی هستی ارائه می كند . شبیه سازی هزاره نمونه درخشانی از ارتباط بین تئوری و تجربه در اخترشناسی به عنوان جدیدترین مشاهدات اخترفیزیكی اشیاء است كه می تواند برای تست پیش بینی های تئوری مدل های تاریخچه هستی مورد استفاده قرار گیردطبق گفته پروفسور سیمون وایت ، جالب ترین و گسترده ترین كاربردهای شبیه سازی هزاره هنوز قابل بررسی است . فعالیت های دیداری جدید ، اطلاعات دقیق بی سابقه ای را در اختیار ما قرار میدهند ، وی اشاره میكند ، توانائی ما برای پیش بینی نتایج تئوری های ما در صورتی كه بخواهیم این اطلاعات را به نحو مؤثری برای فهم اصل و ماهیت جهان بكار بریم باید به سطح دقیقی از تطبیق برسیم. شبیه سازی هزاره ابزار منحصر بفردی است كه كارهای زیادی میتواند برای ما انجام دهد.بزرگترین رسالت ما در حال حاضر در دسترس قرار دادن این توان برای اختر شناسان اقصی نقاط است تا آنها بتوانند اطلاعات مدلهای كهكشان و شكل گیری اختروش های خودشان را به منظور ترجمه و تفسیر وارد این شبیه ساز كنند.

نویسنده : عباس فقهی
منبع: پارس اسکای