شبیه‌سازی خارق‌العاده‌ای که به پرسش‌های بزرگ جهان پاسخ خواهد داد
شبیه‌سازی خارق‌العاده‌ای که به پرسش‌های بزرگ جهان پاسخ خواهد داد
مجله علمی ایلیاد - ستاره‌شناسان اخیراً از ابزار خارق‌العاده‌ای پرده‌برداری کرده‌اند که می‌تواند پاسخ بسیاری از پرسش‌های پیچیده درباره‌ی نحوه‌ی شکل‌گیری کهکشان‌ها را بدهد. این تیم تحقیقاتی از جزئی‌ترین شبیه‌سازی در ابعاد بزرگ از کیهان به‌نام «Illustris TNG50» استفاده کرده‌اند. نتایج اولیه نشان می‌دهد که رابطه‌ای کیهانی بین جریان‌های گازی و ساختارهای کهکشانی وجود دارد که ما نتوانسته‌ایم آن‌را از طریق رصدهای انجام شده تا کنون کشف کنیم.
این شبیه‌سازی در واقع کیهان را در یک جعبه فرض می‌کند. محققین می‌توانند قوانین لازم را در این جعبه اعمال کنند و همچنین مواد تشکیل دهنده‌ی محتویات جعبه را نیز مشخص کنند و اجازه دهند که کیهان شبیه‌سازی شده‌ی آن‌ها به تکامل برسد. یافته‌های این دانشمندان اهمیت بالایی برای نحوه‌ی شکل‌گیری کهکشان‌های مارپیچ دارد و این نتایج در مجله‌ی Monthly Notices of the Royal Astronomical Society منتشر شده است.
دکتر «آنالیسا پیلپیچ» از موسسه‌ی ماکس پلانک به عنوان همکار این تحقیق، می‌گوید: «در عمل، TNG50 نشان می‌دهد که کهکشان راه‌شیری ما با دیسک نسبتاً نازک خود در جایگاه خاصی قرار دارد؛ در ده میلیارد سال گذشته، حداقل می‌توان گفت که کهکشان‌هایی که در حال تولید ستاره‌های جدید هستند، بیشتر به دیسک شبیه شده‌اند و حرکت‌های آشفته‌ی درونی آن‌ها به شدت کاهش یافته است.»
شبیه‌سازی انجام شده در واقع روی مکعبی از فضا به قطر ۲۳۰ میلیون سال نوری انجام شده است و محققین توانسته‌اند تکامل این ناحیه از فضا را در مقیاسی به اندازه‌ی یک میلیون برابر کوچک‌تر ردگیری کنند. آن‌ها با ۲۰ میلیارد ذره شروع کرده‌اند و ماده‌ی تاریک و ماده‌ی معمولی را با هم در نظر گرفته‌اند. زمان شبیه‌سازی معادل عمر کیهان در نظر گرفته شده است. محققین در این مکعب، فضایی توانسته‌اند شکل‌گیری و تکامل هزاران کهکشان را ردگیری کنند.
دکتر «دیلان نلسون» از همکاران این تحقیق، می‌گوید: «آزمایش‌های عددی از این قبیل زمانی موفق هستند که بیشتر از ورودی‌ها بتوانید خروجی بگیرید. در این شبیه‌سازی ما توانستیم پدیده‌هایی را مشاهده کنیم که برای آن‌ها برنامه نویسی نکرده بودیم.» شکل‌گیری کهکشان‌های مارپیچ یکی از این پدیده‌های برنامه‌نویسی نشده بوده است. یکی دیگر از این پدیده‌ها تولید گازهای خروجی از کهکشان‌ها بوده است. گازهای خروجی از ابرنواخترها و سیاه‌چاله‌های کلان‌جرم نیز توانسته‌اند مسیر معکوس را طی کنند و شکل‌گیری دیسک‌های نازک را تسریع کنند.
اجرای این شبیه‌سازی با یک پردازنده به ۱۵،۰۰۰ سال زمان نیاز داشته است؛ ولی این تیم تحقیقاتی از ۱۶،۰۰۰ پردازنده متعلق به ابرکامپیوتر هازل‌هن در اشتوتگارت آلمان استفاده کرده است. همه‌ی داده‌های حاصل از این شبیه‌سازی در دسترس عموم قرار خواهند گرفت.