دانشمندان بزرگترین و دقیق ترین نمایش مجازی از کیهان را تا به امروز ارائه کرده اند. یک تیم بین المللی از محققان، به رهبری دانشگاه هلسینکی، که شامل اعضایی از دانشگاه دورهام در بریتانیا می باشد، از شبیه سازی های ابر رایانه ای برای بازسازی کل تکامل کیهان، از بیگ بنگ تا امروز، استفاده کردند
این شبیه‌سازی که SIBELIUS-DARK نام دارد، بخشی از پروژه «شبیه‌سازی‌های فراتر از جهان محلی» (SIBELIUS) است و بزرگترین و جامع‌ترین شبیه‌سازی تحقق محدود{موارد محدود کننده تحقیق} تا به امروز است. این تیم با دقت جهان مجازی را با یک سری بررسی‌های مشاهده‌ای مقایسه کردند تا مکان‌ها و ویژگی‌های صحیح را برای ساختاری آشنا از تشبیه‌های مجازی بیابند.
مشخص شد که لکه محلی{ جهان مادي و محسوس} ما از کیهان ممکن است تا حدودی غیرعادی باشد زیرا به دلیل "کم تراکم" ماده در مقیاس بزرگ محلی، شبیه سازی تعداد کمتری از کهکشان ها را به طور متوسط پیش بینی کرده بود. در حالی که سطح این کم تراکم به عنوان چالشی برای مدل استاندارد کیهان‌شناسی در نظر گرفته نمی‌شود، می‌تواند پیامدهایی برای نحوه تفسیر اطلاعات حاصل از بررسی‌های کهکشانی مشاهده‌شده داشته باشد.
این شبیه‌سازی حجمی تا فاصله 600 میلیون سال نوری از زمین را پوشش می‌دهد و با بیش از 130 میلیارد «ذره» شبیه‌سازی‌شده نشان داده می‌شود که به هزاران رایانه نیاز دارد که پشت سر هم در طی چند هفته کار کنند و مقادیر زیادی داده تولید کنند. شبیه سازی بر روی ماشین کیهان شناسی DiRAC (COSMA) که توسط موسسه کیهان شناسی محاسباتی در دانشگاه دورهام اداره می شود، انجام شد.
این «شبیه‌سازی‌های کیهانی» که توسط این تیم توسعه داده شده‌اند، از معادلات فیزیک مربوطه برای توصیف چگونگی تکامل ماده تاریک و گاز کیهانی در طول عمر کیهان استفاده می‌کنند. {ماده تاریک شکلی فرضی از ماده است که تصور می‌شود مقدار زیادی از کل ماده در کیهان را تشکیل می‌دهد.}
ابتدا ماده تاریک به توده‌های کوچکی که هاله نامیده می‌شوند، ادغام می‌شود و گازهای اطراف به صورت گرانشی به سمت این توده‌ها جذب می‌شوند و در نهایت به ستاره‌ها تقسیم می‌شوند و کهکشان‌ها را تشکیل می‌دهند. با گذشت زمان، هاله ها به اندازه ای بزرگ می شوند که میزبان کهکشان هایی مانند کهکشان راه شیری خودمان باشند.
در طول 20 سال گذشته، کیهان شناسان یک مدل استاندارد از کیهان شناسی ایجاد کرده اند - مدل "ماده تاریک سرد" - Cold Dark Matter که می تواند داده های نجومی مشاهده شده زیادی را از خواص گرمای باقی مانده از انفجار بزرگ تا تعداد و توزیع فضایی کهکشان هایی که امروزه در اطراف خود مشاهده می کنیم.
هنگام شبیه‌سازی یک جهان ماده تاریک سرد مجازی، اکثر کیهان‌شناسان از یک پچ «معمولی» یا تصادفی پیروی می‌کنند که تنها از نظر آماری شبیه به جهان مشاهده‌شده خودمان است.
شبیه سازی های انجام شده در این مطالعه متفاوت است. با استفاده از الگوریتم‌های مولد پیشرفته (مدل‌هایی که چگونه داده‌ها برای دسته‌بندی سیگنال تولید می‌شوند)، شبیه‌سازی‌ها برای بازتولید تکه‌ای خاص از کیهان شرطی می‌شوند، بنابراین شامل ساختارهای امروزی در مجاورت کهکشان خودمان می‌شوند که دهه ها است که اخترشناسان مشاهده کرده‌اند.
این بدان معناست که ساختارهای آشنا در جهان محلی ما، مانند خوشه‌های کهکشانی باکره، کما، و پرسئوس، "دیوار بزرگ" و "خلأ محلی" { این موارد زیستگاه کیهانی می باشند }در شبیه‌سازی بازتولید می‌شوند. در مرکز شبیه سازی شاید مهم ترین ساختار، یک جفت کهکشان، همتایان مجازی راه شیری و همسایه عظیم ما، کهکشان آندرومدا{ یک کهکشان مارپیچی واقع در صورت فلکی که حدود ۲٫۵ میلیون سال نوری از کهکشان راه شیری فاصله دارد }، قرار دارد.
پروفسور کارلوس فرنک، استاد فیزیک بنیادی اوگدن در مؤسسه کیهان‌شناسی محاسباتی در دانشگاه دورهام، می‌گوید: «بسیار هیجان‌انگیز است که ببینیم ساختارهای آشنایی که می‌دانیم در اطراف ما وجود دارند، از محاسبات رایانه‌ای بیرون می‌آیند.»شبیه‌سازی‌ها به سادگی پیامدهای قوانین فیزیک را نشان می‌دهند که بر ماده تاریک{ گونه‌ای از ماده است که فرضیهٔ وجود آن در اخترشناسی و کیهان‌شناسی ارائه شده‌است تا پدیده‌هایی را توضیح دهد که به نظر می‌رسد ناشی از وجود میزان خاصی از جرم باشند که از جرم موجود مشاهده‌شده در جهان بیشتر است} و گاز کیهانی در طول 13.7 میلیارد سالی که جهان ما وجود داشته است.
این واقعیت که ما توانسته‌ایم این ساختارهای آشنا را بازتولید کنیم، از مدل استاندارد ماده تاریک سرد پشتیبانی می‌کند و به ما می‌گوید که در مسیر درستی برای درک تکامل کل جهان هستیم.»
دکتر ماتیو شالر از دانشگاه لیدن افزود: «این پروژه واقعاً راهگشا است. این شبیه سازی ها نشان می دهد که مدل استاندارد ماده تاریک سرد می تواند تمام کهکشان هایی را که در همسایگی خود می بینیم تولید کند. این یک آزمون بسیار مهم برای قبولی مدل است.»
دکتر استوارت مک آلپین، دانشجوی سابق دورهم دکترا، محقق فوق دکترا در دانشگاه هلسینکی، گفت: «با شبیه‌سازی جهان، آنطور که می‌بینیم، یک قدم به درک ماهیت کیهان نزدیک‌تر شده‌ایم. این پروژه یک پل مهم بین دهه‌ها نظریه و مشاهدات نجومی ایجاد می‌کند.»
تیم تحقیقاتی بین‌المللی شبیه‌سازی ایجاد شده را با امید به ارائه آزمایش‌های دقیق‌تر از مدل استاندارد کیهان‌شناسی بیشتر تجزیه و تحلیل خواهد کرد.
های فن تک از شما دعوت می کند نظرات خود را در مورد این مقاله به اشتراک بگذارید