پروژه ایلوستریس؛ دقیق ترین شبیه سازی مدل استاندارد جهانی تا کنون

از دوران باستان و شاید حتی قبل از تاریخ، اندیشمندان در تلاش بوده اند تا جهان پیرامون خود و چگونگی شکل گیری و تکامل آن را درک کنند. به این ترتیب نظریه های زیادی در مورد ساختار جهان بیان می شود که با افزایش درک ما بیشتر و کاملتر می شوند. خوشبختانه، ما اکنون در عصری زندگی می کنیم که در آن فناوری و علم در خط مقدم تمام تاریخ بوده اند و در آن تقریباً می توانیم پاسخ هایی برای سؤالات اساسی بشر پیدا کنیم.

مدلی که امروزه ستاره شناسان برای توصیف جهان از آن استفاده می کنند، مدل استاندارد فضا نامیده می شود. این مدل بیان می کند که جرم و انرژی کل جهان با نوع ناشناخته ای از ماده و انرژی که اهمیت دارد مخلوط شده است. و انرژی تاریک (ماده تاریک و انرژی). به زبان ساده، همه ستارگان، کهکشان ها و حتی خود ما بخشی از جرم و انرژی معمولی یا «مرئی» کیهان هستند که توسط جرم و انرژی مرموز و «نامرئی» احاطه شده است.

مدل استاندارد فضایی تنها با گزاره ها به دست نمی آید، بلکه شواهد عینی ریاضی و حتی عینی آن را تأیید می کند.

برای اندازه‌گیری دقت این مدل، باید محاسبات و پیش‌بینی‌های دقیقی از ساختار جرم و تشکیل انرژی در سراسر جهان نمایان کنیم. می دانیم که ساختار تمام ماده و انرژی در آن قابل مشاهده است شبکه های فضایی (وب کیهانی) تزئین شده است که خود شبکه از چندین صفحه، رشته و یک خلاء تشکیل شده است. بین این صفحات و رشته‌ها، خوشه‌ها و ستاره‌های کهکشانی قرار دارند، و ما درست در داخل یکی از سیارات در یکی از منظومه‌های یکی از این کهکشان‌ها قرار داریم.

  آنها قیمت و پیکربندی مدل های مختلف Galaxy S21 FE را فاش کردند

برای آزمایش این نظریه ها و محاسباتی که تاکنون انجام شده است، محققان شبیه سازی هایی را انجام داده اند تا بتوانند کهکشان ها را به واقعی ترین شکل ممکن مدل سازی کرده و با تصاویر واقعی مقایسه کنند.

پروژه Illustris مجموعه ای از شبیه سازی های فضایی در مقیاس بزرگ است که دقیق ترین شبیه سازی ها هستند.هیدرودینامیک(هیدرودینامیک) تشکیل کهکشان هایی است که تاکنون انجام شده است. این پروژه یک همکاری بین المللی بین اخترفیزیکدانان از سراسر جهان است که بیش از 100000 خط کد برای تولید این شبیه سازی نوشته اند. پروژه Illustris تکامل جهان را از 300000 سال پس از انفجار بزرگ تا 13.8 میلیارد سال بعد نشان می دهد. این پروژه در حال حاضر در تلاش است تا جمعیت کهکشان ها و سایر محاسبات هیجان انگیز را به طور دقیق شبیه سازی کند و در آینده نزدیک منتشر کند.

شبیه سازی هیدرودینامیک فضایی چیست و چه کاربردی دارد؟

مدل ماده تاریک سرد لاندا به طور خلاصه، Lambda-CDM (Lambda-CDM) اکنون با شواهد عینی برای توزیع کهکشان ها در مقیاس بسیار بزرگ در فضا مطابقت دارد. بر اساس این مدل، دنیای مدرن ما از ماده معمولی تشکیل شده است که فیزیکدانان آن را «باریون»، ماده تاریک و انرژی تاریک می نامند.

این مدل ها با ریاضیاتی محاسبه می شوند که فیزیک جهان ما و در واقع قوانین طبیعت را کنترل می کند. با این حال، چنین محاسباتی آنقدر پیچیده می شود که تنها با آزمایش های خاص و ساده می توان آنها را تعیین کرد. ما اکنون دنیایی در مقابل چشمان خود داریم که می توانیم داده ها را ببینیم و دریافت کنیم. با این داده ها می توان به راحتی مدل خاصی از دنیای شبیه سازی و گذشته آن را مطالعه کرد.

  استفان ویلهیت خالق GIF در سن ۷۴ سالگی درگذشت

در دهه های اخیر شبیه سازی های دقیقی از شکل گیری تکامل ماده و انرژی تاریک در جهان انجام شده است که با موفقیت جهان را توصیف کرده است. اخیراً، این شبیه‌سازی‌ها حدود یک تریلیون (ده تا دوازدهم) ذره ماده تاریک را با نیروهای گرانشی که بر روی آن‌ها اثر می‌کنند، مدل‌سازی کردند.

با این حال، چنین شبیه‌سازی‌هایی که فقط ماده تاریک را توصیف می‌کنند، نمی‌توانند تصویر روشنی از تکامل جهان به ما ارائه دهند. پروژه Illustris به دنبال شبیه‌سازی اجزای بیونیک (مانند کهکشان‌ها، ستاره‌ها، سیاه‌چاله‌ها یا هر چیز دیگری که در کیهان قابل مشاهده است) از طریق قوانین حرکت سیال یا هیدرودینامیک و گرانش است. با ترکیب این دو داده، محققان پروژه Illustris توانسته اند راهی قابل پیش بینی برای تعیین ساختار جهان در گذشته و چگونگی شکل گیری آن ایجاد کنند.

شبیه سازی الاسترس به ما چه می آموزد؟

قبل از اینکه اخترفیزیکدانان نتیجه نهایی این شبیه سازی را ببینند، باید از صحت و شباهت آن با دنیای کنونی مطمئن شوند. از آنجایی که حل چنین مسئله ای بسیار پیچیده است، محاسبات عددی هرگز نمی توانند پاسخی واقعی به این مسئله در مکان و زمان بدهند.

illustris hudf real vs simulated قطب آی تی

دقت این محاسبات و کوچکترین جزئیاتی که از این شبیه سازی قابل مشاهده است بسیار محدود است. به عنوان مثال، تولد و مرگ ستارگان را نمی توان به طور مستقل در Illustris مشاهده کرد. بنابراین برآوردهای فیزیکی در چنین محاسباتی بسیار مهم هستند و می توانند بر شکل گیری کهکشان ها تأثیر بگذارند.

تا به امروز، اخترفیزیکدانان موفق شده اند:

  • نسبت امروزی ستارگان به ماده تاریک و میزان تشکیل ستاره را به عنوان تابعی از زمان با موفقیت بدست آورید.
  • مقدار گاز هیدروژن، هلیوم و فلزات را با داده های موجود مقایسه کنید و نسبت دقیق این عناصر را در مناطق بدون داده پیش بینی کنید.
  • تعداد و پراکندگی کهکشان های ماهواره ای را با دقت در نظر بگیرید و آنها را مطالعه کنید.
  • تغییرات ساختار درونی کیهان را با تکامل کهکشان ها در طول زمان مطالعه کنید.
  • بررسی تاثیر ماده معمولی بر ماده تاریک.
  • با تلسکوپ هایی مانند تلسکوپ فضایی هابل، شبیه سازی های دقیقی از تصاویر دنیای واقعی ایجاد کنید.
  آینده متعلق به متوارها و جوانان است

بخش‌های مختلف شبیه‌سازی هنوز مورد مطالعه قرار نگرفته است و محققانی که روی این پروژه کار می‌کنند، در حال بررسی نتایج هیجان‌انگیز آن هستند.

دیدگاهتان را بنویسید