Προσομοιωμένη εικόνα που δείχνει την κατανομή της ύλης στο Σύμπαν. Πιστωτική εικόνα: MPG. Κάντε κλικ για μεγέθυνση.
Η κοινοπραξία της Παρθένου, μια διεθνής ομάδα αστροφυσικών από το Ηνωμένο Βασίλειο, τη Γερμανία, την Ιαπωνία, τον Καναδά και τις ΗΠΑ κυκλοφόρησε σήμερα (2 Ιουνίου) τα πρώτα αποτελέσματα από τη μεγαλύτερη και πιο ρεαλιστική προσομοίωση της ανάπτυξης της κοσμικής δομής και του σχηματισμού γαλαξιών και κβάζαρ. Σε μια δημοσίευση που δημοσιεύθηκε στο Nature, το Virgo Consortium δείχνει πώς η σύγκριση τέτοιων προσομοιωμένων δεδομένων με μεγάλες έρευνες παρατήρησης μπορεί να αποκαλύψει τις φυσικές διεργασίες στις οποίες βασίζεται η δημιουργία πραγματικών γαλαξιών και μαύρων οπών.
Η «Προσομοίωση Χιλιετίας» χρησιμοποίησε περισσότερα από 10 δισεκατομμύρια σωματίδια ύλης για να εντοπίσει την εξέλιξη της κατανομής της ύλης σε μια κυβική περιοχή του Σύμπαντος πάνω από 2 δισεκατομμύρια έτη φωτός. Διατήρησε τον κύριο υπερυπολογιστή στο Κέντρο υπερυπολογιστών της Max Planck Society στο Garching της Γερμανίας για περισσότερο από ένα μήνα. Εφαρμόζοντας εξελιγμένες τεχνικές μοντελοποίησης στα 25 Terabytes (25 εκατομμύρια Megabytes) αποθηκευμένης παραγωγής, οι επιστήμονες της Παρθένου μπορούν να αναδημιουργήσουν εξελικτικές ιστορίες για περίπου 20 εκατομμύρια γαλαξίες που ζουν αυτόν τον τεράστιο όγκο και για τις υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες που περιστασιακά θεωρούνται κβάζαρ στην καρδιά τους .
Τηλεσκόπια ευαίσθητα στα μικροκύματα μπόρεσαν να απεικονίσουν το Σύμπαν απευθείας όταν ήταν μόλις 400.000 ετών. Η μόνη δομή εκείνη την εποχή ήταν αδύναμοι κυματισμοί σε μια κατά τα άλλα ομοιόμορφη θάλασσα ύλης και ακτινοβολίας. Η βαθμιαία καθοδηγούμενη εξέλιξη μετέτρεψε αργότερα αυτούς τους κυματισμούς στην τεράστια πλούσια δομή που βλέπουμε σήμερα. Είναι αυτή η ανάπτυξη που σχεδιάζεται να ακολουθήσει η Προσομοίωση της Χιλιετίας, με τους διπλούς στόχους να ελέγξουν ότι αυτό το νέο πρότυπο για την κοσμική εξέλιξη είναι πράγματι σύμφωνο με αυτό που βλέπουμε, και για την εξερεύνηση της περίπλοκης φυσικής που προκάλεσε γαλαξίες και τις κεντρικές μαύρες τρύπες τους .
Οι πρόσφατες εξελίξεις στην κοσμολογία δείχνουν ότι περίπου το 70 τοις εκατό του Σύμπαντός μας αποτελείται σήμερα από τη Σκοτεινή Ενέργεια, ένα μυστηριώδες πεδίο δύναμης που το κάνει να επεκτείνεται όλο και πιο γρήγορα. Περίπου το ένα τέταρτο προφανώς αποτελείται από Cold Dark Matter, ένα νέο είδος στοιχειωδών σωματιδίων που δεν έχει ανιχνευθεί ακόμα άμεσα στη Γη. Μόνο περίπου 5 τοις εκατό παράγεται από τη συνήθη ατομική ύλη με την οποία γνωρίζουμε, το μεγαλύτερο μέρος του αποτελείται από υδρογόνο και ήλιο. Όλα αυτά τα συστατικά αντιμετωπίζονται στο Millennium Simulation.
Στο άρθρο της Φύσης, οι επιστήμονες της Παρθένου χρησιμοποιούν την Προσομοίωση της Χιλιετίας για να μελετήσουν την πρώιμη ανάπτυξη των μαύρων τρυπών. Η έρευνα Sloan Digital Sky Survey (SDSS) ανακάλυψε έναν αριθμό πολύ μακρινών και πολύ φωτεινών κβάζαρ που φαίνεται να φιλοξενούν μαύρες τρύπες τουλάχιστον ένα δισεκατομμύριο φορές πιο ογκώδες από τον Ήλιο σε μια εποχή που το Σύμπαν ήταν λιγότερο από το ένα δέκατο της εποχής του.
«Πολλοί αστρονόμοι πίστευαν ότι αυτό είναι αδύνατο να συμβιβαστεί με τη σταδιακή ανάπτυξη της δομής που προβλέπει η τυπική εικόνα», λέει ο Δρ Volker Springel (Max Planck Institute for Astrophysics, Garching) ο ηγέτης του έργου της Χιλιετίας και ο πρώτος συγγραφέας του άρθρου, «Ωστόσο , όταν δοκιμάσαμε τη μοντελοποίηση σχηματισμού γαλαξιών και κβάζαρ, βρήκαμε ότι μερικές τεράστιες μαύρες τρύπες σχηματίζονται αρκετά νωρίς για να λάβουν υπόψη αυτά τα πολύ σπάνια κβάζαρ SDSS. Οι γαλαξιακοί οικοδεσπότες τους εμφανίζονται για πρώτη φορά στα δεδομένα της Χιλιετίας όταν το Σύμπαν είναι μόλις μερικές εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια και μέχρι σήμερα έχουν γίνει οι πιο μαζικοί γαλαξίες στα κέντρα των μεγαλύτερων σμήνων γαλαξιών. "
Για τον καθηγητή Carlos Frenk (Ινστιτούτο Υπολογιστικής Κοσμολογίας, Πανεπιστήμιο του Ντάραμ), επικεφαλής της Παρθένου στο Ηνωμένο Βασίλειο, η πιο ενδιαφέρουσα πτυχή των προκαταρκτικών αποτελεσμάτων είναι το γεγονός ότι η Προσομοίωση της Χιλιετίας αποδεικνύει για πρώτη φορά ότι τα χαρακτηριστικά πρότυπα αποτυπώθηκαν στο θέμα διανομή σε πρώιμες εποχές και ορατή απευθείας στους χάρτες μικροκυμάτων, θα πρέπει να εξακολουθεί να υπάρχει και θα πρέπει να είναι ανιχνεύσιμη στην παρατηρούμενη κατανομή των γαλαξιών. «Αν μπορούμε να μετρήσουμε τα baryon wiggles αρκετά καλά», λέει ο καθηγητής Frenk, «τότε θα μας παράσχουν μια τυπική ράβδο μέτρησης για να χαρακτηρίσουμε τη γεωμετρία και την ιστορία επέκτασης του σύμπαντος και έτσι να μάθουμε για τη φύση της σκοτεινής ενέργειας».
«Αυτές οι προσομοιώσεις παράγουν συγκλονιστικές εικόνες και αντιπροσωπεύουν ένα σημαντικό ορόσημο στην κατανόησή μας για το πώς πήρε το πρώιμο Σύμπαν». είπε ο Διευθύνων Σύμβουλος της PPARC, καθηγητής Richard Wade. "Η Προσομοίωση της Χιλιετίας είναι ένα λαμπρό παράδειγμα της αλληλεπίδρασης μεταξύ θεωρίας και πειράματος στην αστρονομία, καθώς οι τελευταίες παρατηρήσεις αστρονομικών αντικειμένων μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να δοκιμάσουν τις προβλέψεις των θεωρητικών μοντέλων της ιστορίας του Σύμπαντος."
Οι πιο ενδιαφέρουσες και εκτεταμένες εφαρμογές της Προσομοίωσης της Χιλιετίας δεν έχουν ακόμη ολοκληρωθεί, σύμφωνα με τον καθηγητή Simon White (Ινστιτούτο Αστροφυσικής Max Planck), ο οποίος ηγείται των προσπαθειών της Παρθένου στη Γερμανία. «Οι νέες εκστρατείες παρατήρησης μας παρέχουν πληροφορίες για πρωτοφανή ακρίβεια σχετικά με τις ιδιότητες των γαλαξιών, των μαύρων τρυπών και της μεγάλης κλίμακας δομής του Σύμπαντός μας», σημειώνει. «Η ικανότητά μας να προβλέπουμε τις συνέπειες των θεωριών μας πρέπει να φτάσει σε ένα αντίστοιχο επίπεδο ακρίβειας εάν θέλουμε να χρησιμοποιήσουμε αυτές τις έρευνες αποτελεσματικά για να μάθουμε για την προέλευση και τη φύση του κόσμου μας. Το Millennium Simulation είναι ένα μοναδικό εργαλείο για αυτό. Η μεγαλύτερη πρόκληση μας τώρα είναι να διαθέσουμε τη δύναμή του σε αστρονόμους παντού, ώστε να μπορούν να εισάγουν το δικό τους σχηματισμό γαλαξιών και κβάζαρ για να ερμηνεύσουν τις δικές τους παρατηρήσεις. »
Αρχική πηγή: Δελτίο Τύπου PPARC
