۳۰۰ میلیارد کهکشان گیتی با استفاده از ۳۰ هزار پردازنده شبیه‌سازی شد
تاریخ انتشار: ۳۰ آبان ۱۴۰۲ | کد خبر: ۳۹۱۳۰۳۱۵
ایتنا - در این شبیه‌سازی عظیم، هم ماده عادی یعنی ستارگان و کهکشان‌ها بررسی شده است، هم دو ماهیت مرموز در گیتی یعنی ماده تاریک و انرژی تاریک.
کهکشان‌ها چگونه شکل گرفته‌اند؟ ماده تاریک و ماده معمولی چه نقشی در تکامل گیتی بازی کرده‌اند و خوشه‌های کهکشانی چطور به شکل امروزی درآمده‌اند؟ این پرسش‌ها از جمله پرسش‌هایی است که از دهه‌ها پیش تاکنون ذهن کیهان‌شناسان را با خود درگیر کرده است و اینک دانشمندان با راه‌اندازی یک شبیه‌سازی عظیم رایانه‌ای از کل گیتی، تلاش کرده‌اند به آن بپردازند.
بیشتر بخوانید:
اخباری که در وبسایت منتشر نمی‌شوند!
پروژه مشهور به فلامینگو که نام آن از ابتدای حروف شبیه‌سازی ساختار‌های هیدرودینامیکی کیهان با رصدهای نجومی و نقشه‌بردار‌ی‌ها از آسمان گرفته شده است، به کمک یک ابررایانه در مجموعه دیراک در بریتانیا، تکامل همه اجزای شناخته‌‌شده کیهان را تحلیل و بررسی کرده است.
در این شبیه‌سازی عظیم، هم ماده عادی یعنی ستارگان و کهکشان‌ها و همه چیزهای ملموس بررسی شده است و هم دو ماهیت مرموز در گیتی یعنی ماده تاریک و انرژی تاریک، دو پدیده اسرارآمیز در عالم که اولی عامل ایجاد گرانشی عجیب در کهکشان‌ها است و دومی نیز سبب می‌شود انبساط گیتی شتاب‌دار شود.
دانشمندان در این آزمایش، ۳۰۰ میلیارد کهکشان را در حجم مکعبی از فضا به ابعاد ۱۰ میلیارد سال نوری شبیه‌سازی کردند. ماتیو شالر، اخترشناس در دانشگاه لایدن، می‌گوید برای امکان‌پذیر کردن این شبیه‌سازی، از کد جدیدی به نام سوییفت استفاده کردیم که کار محاسبات را روی ۳۰ هزار پردازنده پخش می‌کند.
پژوهشگران نتایج این مدلسازی رایانه‌ای را در قالب سه مقاله در مجله علمی «اطلاعیه‌های ماهانه انجمن سلطنتی نجوم» (MNRAS) منتشر کرده‌اند. یکی از این مقاله‌ها روش‌های به‌کارگرفته‌شده در این شبیه‌سازی را توضیح می‌دهد، دیگری خود شبیه‌سازی‌ها را تفسیر می‌کند و مقاله سوم نیز این موضوع را بررسی می‌کند که این شبیه‌سازی‌ها چگونه ساختار عظیم گیتی و تکامل آن را بازنمایی می‌کنند.
اگرچه تلسکوپ‌های فضایی مانند جیمز وب یا تلسکوپ فضایی یوکلید سازمان فضایی اروپا که برای شناسایی ماده تاریک و انرژی تاریک به فضا پرتاب شده است، داده‌های بسیار ارزشمندی را درباره کهکشان‌ها، اختروش‌ها و ستارگان گردآوری می‌کنند، اما شبیه‌سازی‌هایی مانند فلامینگو بر مبنای نظریه‌های موجود کیهان‌شناسی، نقشی کلیدی در تفسیر علمی این داده‌ها بازی می‌کنند.
بر اساس نظریه‌های پذیرفته‌شده کیهان‌شناسی، ویژگی‌های کل گیتی را می‌توان با تعدادی از «پارامترهای کیهانی» و به عبارتی در ساده‌ترین حالت آن با شش پارامتر توضیح داد. مقدار این پارامترها را می‌توان به روش‌های مختلف بسیار دقیقی اندازه‌گیری کرد. یکی از این روش‌ها بر ویژگی‌های پس‌زمینه ریزموج کیهانی بنا شده است. تابش ضعیف پس‌زمینه تابشی است که از ابتدای شکل‌گیری گیتی و از زمان نزدیک به مِهبانگ به جا مانده است.
اما مشکل بزرگ اینجا است که این مقادیر، با مقادیری که از طریق سایر روش‌های اندازه‌گیری به دست می‌آید سازگاری دقیقی ندارند. از این رو، این شبیه‌سازی رایانه‌ای ممکن است بتواند دلیل این تنش‌ها را آشکار کند. مدلسازی رایانه‌ای می‌تواند دانشمندان را در مورد سوگیری‌های احتمالی (خطاهای سیستماتیک) در اندازه‌گیری‌ها آگاه کند. از جمله بحران‌های موجود در کیهان‌شناسی، می‌توان به بحران‌های تنش هابل و تنش «سیگما۸» اشاره کرد و اگر شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای برای توضیح این تنش‌ها کافی نباشند، واقعیت این است که این موضوع نظریه‌های پذیرفته شده مدل استاندارد کیهان‌شناسی را با مشکل روبرو خواهد کرد.
تاکنون، شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای مورد استفاده برای مقایسه آنها با رصدهای عملی، تنها «ماده تاریک سرد» (CDM) را دنبال می‌کرده‌اند. به گفته دانشمندان، اگرچه ماده تاریک بر گرانش غالب است، نمی‌توان از سهم ماده معمولی در گرانش گیتی غافل شد، زیرا همین سهم می‌تواند عامل ایجاد اختلاف بین مدل‌های رایانه‌ای و مشاهدات باشد.
نتایج اولیه این پژوهش نشان می‌دهد که هم نوترینوها و هم ماده معمولی برای پیش‌بینی دقیق ضرور‌ی‌اند، اما این‌ها به خودی خود، تنش‌های موجود میان مشاهدات مختلف کیهان‌شناسی را از بین نمی‌برند. با این حال، پروژه فلامینگو را می‌توان یک نقشه کیهانی مجازی جامع برای شناسایی خطاهای اندازه‌گیری دانست.
هرچند که به نظر می‌رسد بخش‌های زیادی از کیهان در تاریخ تکاملش با مدل‌های کنونی سازگار بوده است، ظاهرا گیتی در دوره‌هایی از تکاملش دچار دگرگونی شده است. پژوهشگران می‌گویند قصد دارند با این شبیه‌سازی‌های عظیم ابررایانه‌ای، دلیل ناسازگاری برخی از پیش‌بینی‌های نظری با مشاهدات عملی را کشف کنند و فرصت بهتری برای شناخت و درک کیهان ایجاد کنند.
منبع: ايتنا
کلیدواژه: تلسکوپ فضایی جیمز وب کهکشان ماده تاریک فضا خوشه های کهکشانی شبیه سازی شبیه سازی شبیه سازی ها ماده تاریک کیهان شناسی اندازه گیری کهکشان ها رایانه ای هم ماده تنش ها روش ها
درخواست حذف خبر:
«خبربان» یک خبرخوان هوشمند و خودکار است و این خبر را به‌طور اتوماتیک از وبسایت www.itna.ir دریافت کرده‌است، لذا منبع این خبر، وبسایت «ايتنا» بوده و سایت «خبربان» مسئولیتی در قبال محتوای آن ندارد. چنانچه درخواست حذف این خبر را دارید، کد ۳۹۱۳۰۳۱۵ را به همراه موضوع به شماره ۱۰۰۰۱۵۷۰ پیامک فرمایید. لطفاً در صورتی‌که در مورد این خبر، نظر یا سئوالی دارید، با منبع خبر (اینجا) ارتباط برقرار نمایید.
با استناد به ماده ۷۴ قانون تجارت الکترونیک مصوب ۱۳۸۲/۱۰/۱۷ مجلس شورای اسلامی و با عنایت به اینکه سایت «خبربان» مصداق بستر مبادلات الکترونیکی متنی، صوتی و تصویر است، مسئولیت نقض حقوق تصریح شده مولفان در قانون فوق از قبیل تکثیر، اجرا و توزیع و یا هر گونه محتوی خلاف قوانین کشور ایران بر عهده منبع خبر و کاربران است.
خبر بعدی:
اگر فضا پر از ستاره است پس چرا اینقدر تاریک است؟!
مردم می‌پرسند چرا فضا با وجودی که پر از ستاره هاست، اما تاریک است. این سوال نام خاصی دارد؛ «پارادوکس اولبرس». پارادوکس اولبرس نام یکی از پارادوکس‌های معروف است که نخستین بار توسط هاینریش البرس در سال ۱۸۲۳ پرسیده شد. صورت کوتاه این پارادوکس چنین است: «چرا آسمان شب تاریک است؟»
به گزارش «زیسان» به نقل از راز بقا، ستاره شناسان تخمین می‌زنند که حدود ۲۰۰ میلیارد تریلیون ستاره در جهانِ قابل مشاهده وجود دارد. بسیاری از آن ستارگان به روشنی یا حتی درخشان‌تر از خورشید هستند. بنابراین، چرا فضا با این همه نور خیره کننده پر نمی‌شود؟
مطالعه ستارگان و سیارات دور به ستاره شناسان کمک کرده تا بفهمند چرا فضا تا این حد تاریک است.
احتمالا حدس بزنید که این اتفاق به این دلیل است که بسیاری از ستارگان در جهان دور از زمین قرار دارند. البته این درست است که هر چه ستاره دورتر باشد، درخشش ان کمتر است– ستاره‌ای که ۱۰ برابر دورتر است، ۱۰۰ برابر تیره‌تر به نظر می‌رسد. اما این تمام پاسخ نیست.
یک حباب را تصور کنیدبرای لحظه‌ای وانمود کنید که کیهان به قدری پیر است که نور ستارگان به اندازه کافی زمان داشته تا به زمین برسد. در این سناریوی خیالی، تمام ستارگان جهان اصلاً حرکت نمی‌کنند.
حباب بزرگی را تصور کنید که زمین در مرکز آن است. اگر قطر حباب حدود ۱۰ سال نوری بود، حدود ۱۲ ستاره را در خود جای می‌داد. البته، در فاصله چند سال نوری از زمین، بسیاری از آن ستارگان بسیار کم نور به نظر می‌رسند.
اگر قطر حباب را تا ۱۰۰۰ سال نوری، سپس به ۱ میلیون سال نوری و سپس ۱ میلیارد سال نوری بزرگ کنید، دورترین ستاره‌های درون حباب کم‌نورتر به نظر می‌رسند. اما ستاره‌های بیشتری در داخل حباب بزرگتر و بزرگتر وجود خواهند داشت که همه آنها نور را منتشر می‌کنند. حتی اگر دورترین ستاره‌ها کم نورتر و کم نورتر به نظر می‌رسند، تعداد آنها بسیار بیشتر خواهد بود و کل آسمان شب می‌بایست بسیار روشن به نظر برسد.
سن مهم استدر تصویر حباب خیالی، این پیش‌فرض را داشتید که ستاره‌ها حرکت نمی‌کنند و جهان نیز بسیار پیر و قدیمی است. اما جهان تنها حدود ۱۳ میلیارد سال سن دارد.
اگرچه این زمان از نظر انسانی بسیار طولانی است، اما از نظر نجومی کوتاه است. به اندازه‌ای کوتاه است که نور ستارگان دورتر از حدود ۱۳ میلیارد سال نوری هنوز واقعاً به زمین نرسیده است؛ بنابراین حباب واقعی اطراف زمین که شامل تمام ستارگانی است که می‌توانیم ببینیم، تنها تا حدود ۱۳ میلیارد سال نوری از زمین گسترش یافته است.
اگر فقط ستاره‌های درون حباب را در نظر بگیرید آنها برای پر کردن تمامی خطوط دید کافی نیستند. البته، اگر به برخی از جهت‌ها در آسمان نگاه کنید، می‌توانید ستاره‌ها را ببینید. اگر به بخش‌های دیگر آسمان نگاه کنید، هیچ ستاره‌ای را نمی‌بینید. به این دلیل که در آن نقاط تاریک، ستارگانی که می‌توانند خط دید شما را پر کنند بسیار دور هستند و نور آنها هنوز به زمین نرسیده است. با گذشت زمان، نور این ستارگان دورتر، زمان بیشتری خواهد داشت تا به زمین برسد.
تغییر داپلرممکن است بپرسید که آیا آسمان شب در نهایت به طور کامل روشن می‌شود یا نه؟ اما موضوع چیز دیگری را به ذهن متبادر می‌کند که در ابتدای نوشته تصور کردید: اینکه همه ستاره‌ها حرکت نمی‌کنند. جهان در واقع در حال انبساط است و دورترین کهکشان‌ها با سرعتی نزدیک به نور از زمین دور می‌شوند.
از آنجایی که کهکشان‌ها به سرعت دور می‌شوند، نور ستاره‌های آنها به رنگ‌هایی تبدیل می‌شود که چشم انسان نمی‌تواند ببیند. این اثر «تغییر داپلر» نامیده می‌شود. بنابراین، نور ستارگان حتی اگر زمان کافی برای رسیدن به زمین داشته باشد، باز هم نمی‌توان نور دورترین ستاره‌ها را با چشمان خود دید و آسمان شب به طور کامل روشن نمی‌شود.
اگر زمان بیشتر شود، در نهایت تمام ستارگان فرسوده و خاموش می‌شوند؛ ستارگانی مانند خورشید تنها حدود ۱۰ میلیارد سال عمر می‌کنند. اخترشناسان فرض می‌کنند که در آینده‌ای دور - هزار تریلیون سال دیگر - جهان تاریک می‌شود و تنها بقایای ستاره‌هایی مانند کوتوله‌های سفید و سیاه‌چاله‌ها در آن به حیات خود ادامه می‌دهند.
اگرچه آسمان شب ما به طور کامل پر از ستاره‌ها نیست، ما در زمان بسیار خاصی از حیات جهان زندگی می‌کنیم، زمانی که به اندازه کافی خوش شانس هستیم تا از یک آسمان شب غنی و پیچیده پر از نور و تاریکی لذت ببریم.
tags # نجوم سایر اخبار
تیم فوتسال افغانستان نیمی از راه جام جهانی را طی کرد