Bilim adamları, kozmik evrimi anlama arayışlarında iki yönlü bir yaklaşıma güveniyorlar. Gelişmiş araçlar kullanarak, astronomik araştırmalar, Evrenin en erken dönemlerini incelemek için uzaya (ve zamanda geriye) giderek daha uzağa bakmaya çalışır. Aynı zamanda, bilim adamları, fizik anlayışımıza dayanarak Evrenin nasıl geliştiğini modellemeye çalışan simülasyonlar yaratırlar. İkisi eşleştiğinde, astrofizikçiler ve kozmologlar doğru yolda olduklarını biliyorlar!
Son yıllarda, giderek daha doğru sonuçlar veren, giderek daha karmaşık hale gelen süper bilgisayarlar kullanılarak giderek daha ayrıntılı simülasyonlar yapıldı. Son zamanlarda, Helsinki Üniversitesi tarafından yönetilen uluslararası bir araştırma ekibi, bugüne kadarki en doğru simülasyonları gerçekleştirdi. olarak bilinir SIBELIUS-KOYUbu simülasyonlar kozmosun bizim köşemizin evrimini doğru bir şekilde tahmin etti. Büyük patlama günümüze kadar.
Ekip, Helsinki Üniversitesi’ne ek olarak, Durham Üniversitesi’ndeki Hesaplamalı Kozmoloji Enstitüsü (ICC) ve Ekstragalaktik Astronomi Merkezi, Leiden Üniversitesi’ndeki Lorentz Teorik Fizik Enstitüsü, Institut d’Astrophysique de Paris’ten araştırmacılardan oluşuyordu. ve Stockholm Üniversitesi’ndeki Oskar Klein Merkezi. Takımın sonuçları dergide yayınlandı. Kraliyet Astronomi Derneği’nin Aylık Bildirimleri.
SIBELİUS-DARK simülasyonunun görüntüleri. Kredi: McAlpine ve ark. (2021)
Bu simülasyon, “Yerel Evrenin Ötesinde Simülasyonlar” (SIBELIUS) projesinin bir parçası olarak yürütülen ilk çalışmadır ve ICC tarafından işletilen dağıtık bir bilgisayar ağı olan DiRAC COSmology Machine (COSMA) kullanılarak gerçekleştirildi. Simülasyon, Dünya’dan 600 milyon ışıkyılı uzaklığa kadar bir uzay hacmini kapsıyor ve üretmek için birkaç hafta binlerce bilgisayar gerektiren 130 milyardan fazla simüle edilmiş “parçacık” ile temsil ediliyor.
Ekip, Evrenin tarihi boyunca Karanlık Madde ve kozmik gazın nasıl geliştiğini açıklamak için bilinen fiziği kullandı. Spesifik olarak, bugün gözlemlediğimiz şeyin standart kozmoloji modeli ile tutarlı olup olmadığını belirlemeye çalıştılar. Soğuk Karanlık Madde (CDM) modeli. Son birkaç on yıldır, astrofizikçiler bu modeli, gezegenin özelliklerini açıklamak için kullandılar. Kozmik Mikrodalga Arka Plan (CMB) bugün gördüğümüz galaksilerin sayısına ve mekansal dağılımına.
Önceki CDM simülasyonları, tipik olarak, bugün gözlemlediklerimize benzeyen Evrenin rastgele parçalarını modellemiştir. Gelişmiş üretken algoritmalar kullanılarak bu simülasyonlar, Evren’deki belirli yamamızı yeniden üretmek için şartlandırıldı. Bu, ekibin simülasyonlarının, çevredeki günümüz yapılarını yeniden üretip üretmediğini görmesine izin verdi. Samanyolu astronomların onlarca yıldır gözlemlediği şey.
Yarattıkları sanal Evren’i bir dizi gözlemsel araştırmayla titizlikle karşılaştırdıktan sonra, simülasyonun, aşağıdaki gibi yapıların konumları ve özellikleriyle eşleştiğini buldular. Başak, Komave Kahraman galaksi kümeleri, “Çin Seddi,” ve “Yerel Boşluk” En önemlisi, simülasyonun merkezinde gökbilimciler için en önemli ve tanıdık iki yapı vardı: Samanyolu ve komşu Andromeda galaksisinin sanal benzerleri.
Simülasyonun tam merkezinde Samanyolu galaksisi (MW) ve en yakın büyük komşumuz Andromeda galaksisi (M31) var. Kredi bilgileri: Dr. Stuart McAlpine
Yardımcı yazar Profesör Carlos Frenk’in (ICC’deki Ogden Temel Fizik Profesörü) açıkladığı gibi:
“Çevremizde var olduğunu bildiğimiz tanıdık yapıların bir bilgisayar hesaplamasından ortaya çıktığını görmek son derece heyecan verici. Simülasyonlar, evrenimizin etrafında olduğu 13.7 milyar yıl boyunca karanlık madde ve kozmik gaz üzerinde etkili olan fizik yasalarının sonuçlarını basitçe ortaya koyuyor.
“Bu tanıdık yapıları yeniden üretebildiğimiz gerçeği, standart Soğuk Karanlık Madde modeli için etkileyici bir destek sağlıyor ve bize tüm Evrenin evrimini anlamak için doğru yolda olduğumuzu söylüyor.”
Bir başka ilginç bulgu da, büyük ölçekli bir “madde yoğunluğu” nedeniyle Evrendeki yamamızın ortalama olarak daha az gökadaya sahip olduğu tahminiydi. Bu, CDM modeliyle çelişmese de, gözlemlenen galaksi araştırmalarını yorumlayan astrofizikçiler için sonuçlar doğurabilir. Leiden Üniversitesi’nden ortak yazar Dr. Matthieu Schaller, “Bu proje gerçekten çığır açıcı” dedi. “Bu simülasyonlar, standart Soğuk Karanlık Madde Modelinin mahallemizde gördüğümüz tüm galaksileri üretebileceğini gösteriyor. Bu, modelin geçmesi için çok önemli bir test.”
Stuart McAlpine, eski bir Ph.D. Durham’da öğrenci ve Helsinki Üniversitesi’nde doktora sonrası araştırmacı şu anda şunları ekledi: “Gördüğümüz gibi Evrenimizi simüle ederek, kozmosumuzun doğasını anlamaya bir adım daha yaklaştık. Bu proje, onlarca yıllık teori ve astronomik gözlemler arasında önemli bir köprü sağlıyor.”
Uluslararası ekip, ileriye dönük olarak, CDM modelinin daha sıkı testlerini sağlama umuduyla simülasyonu daha fazla analiz etmeyi planlıyor.
Orijinal olarak yayınlandı Bugün Evren.