როგორ მოვხვდით აქ? ადამიანები ციცქნა მკრთალ ლურჯ წერტილზე, რომელიც ვარსკვლავის გარშემო მოძრაობს, ეს ვარსკვლავი სუპერმასიური შავი ხვრელის გარშემო, ეს შავი ხვრელი კი თავის გალაქტიკით გალაქტიკათა ადგილობრივ ჯგუფში მიქრის. როგორ გავჩნდით ჩვენ, ეს ვარსკვლავი, ეს შავი ხვრელი, ეს გალაქტიკათგროვა?
როგორ მიაღწია ამ ყველაფერმა იმ გაუგონარ მასშტაბებს, რაც ახლა აქვს, გონებისთვის წარმოუდგენელი არაფრისგან, მილიარდობით წლის წინ?
ეს გახლავთ კითხვათა კითხვა. პროექტში, რომელიც ამ დროისათვის უდიდესია ამ სახის პროექტთა შორის, ასტრონომები პასუხების პოვნას ცდილობენ — ამისათვის ატარებენ მთელი სამყაროს კომპიუტერულ სიმულაციებს.
მათ FLAMINGO სიმულაციებს უწოდებენ (Full-hydro Large-scale structure simulations with All-sky Mapping for the Interpretation of Next Generation Observations) და ბრიტანეთში, დაწესებულება DiRAC-ის სუპერკომპიუტერზე ატარებენ.
ეს სიმულაციები ინტენსიურია. შექმნილია იმისათვის, რათა გამოთვალოს სამყაროს ყველა ცნობილი კომპონენტის ევოლუცია.
ეს მოიცავს ნორმალური მატერიას: ვარსკვლავებს, გალაქტიკებს; ყველანაირ მატერიას, რომელსაც შეგვიძლია შევეხოთ (შეიძლება მოგვკლას, მაგრამ შეგვიძლია); ბნელ მატერიას — იდუმალ მასას, რომელიც უცნაურ, ჭარბ გრავიტაციას წარმოქმნის; და ბნელ ენერგიას — იდუმალ ძალას, რომელიც სამყაროს გაფართოებას აჩქარებს.
ამ სიმულაციებიდან უდიდესს, 300 მილიარდი ნაწილაკი აქვს პატარა გალაქტიკის მასით, სივრცის კუბურ მოცულობაში, რომლის კიდეებს შორის მანძილიც 10 მილიარდი სინათლის წელიწადია.
„ამ სიმულაციების განსახორციელებლად, შევქმენით ახალი კოდი, SWIFT-ი, რომელიც ეფექტიანად ანაწილებს გამოთვლით სამუშაოს 30 ათას CPU-ს შორის“, — განმარტავს ლეიდენის უნივერსიტეტის ასტრონომი მეთიუ შალერი.
პირველადი შედეგები სამ პუბლიკაციად გამოქვეყნდა: პირველი მეთოდებს აღწერს, მეორე სიმულაციას წარადგენს, მესამე კი შედეგებია, რომელიც აღწერს სამყაროს ფართომასშტაბიან სტრუქტურას ცივ ბნელ მატერიაში.
კერძოდ, მესამე პუბლიკაცია ცდილობდა შეესწავლა რაღაც, რასაც სიგმა 8-ს უწოდებენ, იგივე S8 დაძაბულობას. ეფუძნება სამყაროს საზომს, რომელსაც კოსმოსურ მიკროტალღურ ფონს უწოდებენ და წარმოადგენს მკრთალ მიკროტალღურ რადიაციას, რომელმაც სამყარო დიდი აფეთქებისთანავე აავსო. ამ სინათლის ანალიზები მიუთითებს, რომ დღეს სამყარო იმაზე მეტად უნდა იყოს შეჯგუფებული, ვიდრე რეალურად არის.
ვინაიდან ეს დაძაბულობა სამყაროს ცივი ბნელი მატერიის მოდელისთვის მთავარ გამოწვევას წარმოადგენს, მკვლევრებს იმედი აქვთ, რომ FLAMINGO გარკვეულ პასუხებს შემოგვთავაზებს; ამ მოდელის თანახმად, შეჯგუფება უნდა ხდებოდეს.
ამ დაძაბულობის ამოხსნა მათ ჯერ ვერ შეძლეს, რაც კოსმოლოგიაში უდიდესი ამბავი იქნებოდა, მაგრამ აქვთ ერთი დეტალი სიმულაციების ჩასატარებლად — ზუსტი პროგნოზებისთვის საჭიროა როგორც ნორმალური მატერია, ისე ნეიტრინოები.
„მიუხედავად იმისა, რომ გრავიტაციაში ბნელი მატერია დომინირებს, ჩვეულებრივი მატერიის წვლილის უგულებელყოფაც აღარ შეიძლება, რადგან ეს წვლილი შეიძლება იყოს მოდელებსა და დაკვირვებებს შორის არსებულ გადახრათა მსგავსი“, — ამბობს კვლევის ავტორი, ლეიდენის უნივერსიტეტის ასტრონომი ჯუპ შაიე.
უფრო ძნელი ჩასატარებელია სიმულაციები, რომლებიც ჩვეულებრივ მატერიას შეიცავს. ცნობილია, რომ ბნელი მატერია სამყაროსთან მხოლოდ გრავიტაციულად ურთიერთქმედებს; ნორმალური მატერია ასევე ურთიერთქმედებს წნევასთან, მაგალითად, რადიაციულ წნევასთან და გალაქტიკურ ქარებთან, რაც არაპროგნოზირებადი და ძნელად მოდელირებადია. მოითხოვს გაცილებით მძლავრ კომპიუტერებს და შესაბამისად, ცოტა მეტის მოცდა მოგვიწევს FLAMINGO-სგან S8 დაძაბულობის შესახებ პასუხების მისაღებად.
თუმცა, მკვლევრებმა ჩაატარეს სიმულაციათა სერია, რომელიც მიუყვებოდა სამყაროს სტრუქტურების წარმოქმნას ბნელ მატერიაში, ნორმალურ მატერიაში და ნეიტრინოებში; ცვლიდნენ სამივე პარამეტრს, რათა ენახათ, როგორ იმოქმედებდა ეს საბოლოო შედეგზე.
მკვლევართა ჯგუფს FLAMINGO-ს მონაცემები ჯერ საჯაროდ არ გამოუქვეყნებია, რადგან მისი ზომა რამდენიმე პეტაბაიტია. ნებისმიერს, ვინც ამ საკითხით არის დაინტერესებული, შეუძლია ავტორებს დაეკონტაქტოს.
კვლევა სამ პუბლიკაციად გამოქვეყნდა Monthly Notices of the Royal Astronomical Society-ში. შეგიძლიათ იხილოთ აქ, აქ და აქ.
მომზადებულია ScienceAlert-ის მიხედვით.
