Προσομοίωση αναπαράγει την εξέλιξη του Σύμπαντος

Βοστόνη, Μασαχουσέτη

Την πιο ολοκληρωμένη προσομοίωση της εξελικτικής πορείας του Σύμπαντος, ξεκινώντας λίγο μετά τη δημιουργία του με τη Μεγάλη Έκρηξη πριν από 13,8 δισεκατομμύρια χρόνια και φθάνοντας μέχρι σήμερα, πραγματοποίησε μια ομάδα Αμερικανών και Γερμανών αστροφυσικών και κοσμολόγων, με τη βοήθεια ισχυρών υπερυπολογιστών.

Το ακριβέστερο μοντέλο

Είναι η πρώτη φορά που το σύμπαν έχει «μοντελοποιηθεί» με τόσο μεγάλη ακρίβεια, πράγμα που, μεταξύ άλλων, θα βοηθήσει στον έλεγχο της αξιοπιστίας διαφόρων επιστημονικών θεωριών σχετικά με την προέλευση και τη σύστασή του.

Η νέα προσομοίωση- μαμούθ με την ονομασία «Illustris» αποτελεί ένα είδος χρονομηχανής, επιτρέπει στους επιστήμονες να δουν με οπτικοποιημένο τρόπο αυτό που περιγράφουν οι εξισώσεις τους εδώ και χρόνια, όσον αφορά τη δημιουργία των άστρων και των γαλαξιών, ιδίως σε σχέση με τον ρόλο της σκοτεινής ύλης.

Στην ουσία, πρόκειται για ένα εξελιγμένο πρόγραμμα λογισμικού, το οποίο ενσωματώνει τις βασικές κοσμολογικές θεωρίες και, στη συνέχεια, αναλαμβάνει το ίδιο να αναδημιουργήσει την «ιστορία» του σύμπαντος. Η προσομοίωση ξεκινά «μόλις» 12 εκατ. χρόνια μετά τη Μεγάλη Εκρηξη και παρακολουθεί την εξέλιξη του σύμπαντος μέχρι να δημιουργηθεί στην εποχή μας ένα κύβος με πλευρά 350 εκατ. ετών φωτός, ο οποίος περιέχει 41.416 γαλαξίες. Οι μικρότερες δομές που δείχνει η προσομοίωση, έχουν έκταση περίπου 1.000 ετών φωτός.

Συνδυαστική ισχύς

Η όλη εργασία που δημοσιεύεται στην επιθεώρηση «Nature» και είχε επικεφαλής τον αστροφυσικό Μαρκ Βογκελσμπέργκερ του ΜΙΤ. Η προσομοίωση δίνει για πρώτη φορά ένα τελικό αποτέλεσμα που φαίνεται να επιβεβαιώνει τα βασικά αξιώματα της κοσμολογίας, καθώς συμφωνεί τόσο πολύ με τις πραγματικές παρατηρήσεις των αστρονόμων μέσω των επίγειων και διαστημικών τηλεσκοπίων- χωρίς πάντως να λείπουν και οι μεταξύ τους διαφορές, κάτι που πρέπει να εξηγηθεί στο μέλλον.

Το νέο συμπαντικό μοντέλο κατέστη εφικτό χάρη στη συνδυασμένη επεξεργαστική ισχύ αρκετών αμερικανικών και ευρωπαϊκών υπερυπολογιστών που χρησιμοποιήθηκαν. Ένας απλός φορητός ή επιτραπέζιος υπολογιστής θα χρειαζόταν 2.000 χρόνια για να «τρέξει» μια τέτοια προσομοίωση. Για τη δημιουργία της προσομοίωσης, η οποία είναι μία από τις πιο πολύπλοκες που έχουν ποτέ δημιουργηθεί για οποιονδήποτε λόγο και η οποία χρησιμοποιεί 12 δισεκατομμύρια τρισδιάστατα εικονοστοιχεία (πίξελ), χρειάστηκαν τρεις μήνες υπολογιστικής εργασίας, με τη βοήθεια των βελτιωμένων αλγόριθμων του «έξυπνου» λογισμικού Arepo.

Όπως είπε ο Βογκελσμπέργκερ, η προσομοίωση, μεταξύ άλλων, αναδεικνύει τον καθοριστικό ρόλο της σκοτεινής ύλης ως συνδετικού ιστού και «σκελετού» γύρω από τον οποίο συναρθρώνονται οι μεγάλες δομές των γαλαξιών. «Αν δεν την συμπεριλαμβάναμε, η προσομοίωση δεν θα έμοιαζε με το πραγματικό σύμπαν» όπως είπε. Η προσομοίωση επίσης είναι η πρώτη που δείχνει την ορατή ύλη να προκύπτει από τη σκοτεινή.

Εκτιμάται ότι το σύμπαν αποτελείται κατά περίπου 4% από κοινή ύλη, 23% από τη μυστηριώδη σκοτεινή ύλη και 73% από -την ακόμη πιο μυστηριώδη- σκοτεινή ενέργεια.

Βήμα Science

Newsroom ΔΟΛ, με πληροφορίες από ΑΠΕ-ΜΠΕ