ภาพจำลองที่แสดงการกระจายของสสารในจักรวาล เครดิตรูปภาพ: MPG คลิกเพื่อดูภาพขยาย
Consortium ราศีกันย์กลุ่มนักดาราศาสตร์ฟิสิกส์นานาชาติจากสหราชอาณาจักรเยอรมนีญี่ปุ่นแคนาดาและสหรัฐอเมริกาได้เปิดตัวในวันนี้ (2 มิถุนายน) ปล่อยผลแรกจากการจำลองที่ใหญ่ที่สุดและสมจริงที่สุดเท่าที่เคยมีมาจากการเติบโตของโครงสร้างจักรวาลและการก่อตัวของกาแลคซี ควาซาร์ ในบทความที่ตีพิมพ์ในธรรมชาติ Virgo Consortium แสดงให้เห็นว่าการเปรียบเทียบข้อมูลจำลองดังกล่าวกับการสำรวจเชิงสังเกตการณ์ขนาดใหญ่สามารถเปิดเผยกระบวนการทางกายภาพที่เป็นรากฐานของการสร้างกาแลคซีจริงและหลุมดำ
“ การจำลองมิลเลนเนียม” ใช้อนุภาคของวัตถุมากกว่า 10 พันล้านชิ้นเพื่อติดตามวิวัฒนาการของการกระจายสสารในพื้นที่ลูกบาศก์ของจักรวาลมากกว่า 2 พันล้านปีแสงบนด้านข้าง มันรักษาซูเปอร์คอมพิวเตอร์หลักที่ศูนย์ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ของ Max Planck Society ในเมือง Garching ประเทศเยอรมนีครอบครองมานานกว่าหนึ่งเดือน ด้วยการใช้เทคนิคการสร้างแบบจำลองที่ซับซ้อนกับ 25 Terabytes (25 ล้านเมกะไบต์) ของเอาท์พุทที่เก็บไว้นักวิทยาศาสตร์ชาวราศีกันย์สามารถสร้างประวัติศาสตร์วิวัฒนาการสำหรับกาแลคซีประมาณ 20 ล้านแห่งซึ่งมีปริมาตรมหาศาลนี้และหลุมดำมวลมหาศาลในบางครั้ง .
กล้องโทรทรรศน์ที่ไวต่อไมโครเวฟนั้นสามารถสร้างภาพจักรวาลได้โดยตรงเมื่อมีอายุเพียง 400,000 ปีเท่านั้น โครงสร้างเพียงอย่างเดียวในเวลานั้นคือคลื่นที่อ่อนแอในทะเลสสารและรังสีที่สม่ำเสมอ วิวัฒนาการที่ขับเคลื่อนด้วยความโน้มถ่วงในเวลาต่อมาเปลี่ยนระลอกเหล่านี้ให้เป็นโครงสร้างที่อุดมสมบูรณ์มหาศาลที่เราเห็นในปัจจุบัน มันคือการเติบโตที่การจำลองมิลเลนเนียมออกแบบมาเพื่อทำตามโดยมีเป้าหมายคู่ในการตรวจสอบว่ากระบวนทัศน์ใหม่สำหรับการวิวัฒนาการของจักรวาลนั้นสอดคล้องกับสิ่งที่เราเห็นและการสำรวจฟิสิกส์ที่ซับซ้อนซึ่งก่อให้เกิดกาแลคซีและหลุมดำกลาง .
ความก้าวหน้าล่าสุดในจักรวาลวิทยาแสดงให้เห็นว่าประมาณ 70 เปอร์เซ็นต์ของจักรวาลของเราในปัจจุบันประกอบด้วย Dark Energy ซึ่งเป็นสนามพลังลึกลับที่ทำให้มันขยายตัวเร็วขึ้นกว่าเดิม เห็นได้ชัดว่าประมาณหนึ่งในสี่ประกอบด้วย Cold Dark Matter ซึ่งเป็นอนุภาคมูลฐานชนิดใหม่ที่ยังไม่ถูกตรวจพบบนโลกโดยตรง มีเพียงประมาณร้อยละ 5 เท่านั้นที่สร้างขึ้นจากสสารอะตอมที่เราคุ้นเคยซึ่งส่วนใหญ่ประกอบด้วยไฮโดรเจนและฮีเลียม ส่วนประกอบทั้งหมดเหล่านี้ได้รับการจัดการในการจำลองมิลเลนเนียม
ในบทความ Nature ของพวกเขานักวิทยาศาสตร์ชาวราศีกันย์ใช้การจำลองมิลเลนเนียมเพื่อศึกษาการเติบโตของหลุมดำในระยะแรก การสำรวจสโลนดิจิตอลสกาย (SDSS) ได้ค้นพบควาซาร์ที่อยู่ไกลและสว่างจำนวนมากซึ่งดูเหมือนจะเป็นโฮสต์ของหลุมดำอย่างน้อยหนึ่งพันล้านเท่ามวลดวงอาทิตย์มากกว่าในเวลาที่เอกภพน้อยกว่าหนึ่งในสิบของยุคปัจจุบัน
“ นักดาราศาสตร์หลายคนคิดว่าสิ่งนี้เป็นไปไม่ได้ที่จะกระทบกับการเติบโตอย่างค่อยเป็นค่อยไปของโครงสร้างที่ทำนายโดยรูปภาพมาตรฐาน” ดร. โวลเคอร์สปริงเซล (สถาบันพลังดาราศาสตร์สูงสุดมักซ์พลังค์ Garching) ผู้นำโครงการมิลเลนเนียมและผู้เขียนบทความคนแรกกล่าวว่า เมื่อเราลองจำลองกาแลคซีและการก่อตัวของควาซาร์ของเราเราพบว่าหลุมดำขนาดใหญ่จำนวนหนึ่งนั้นก่อตัวเร็วพอที่จะอธิบายถึงควาซาร์ SDSS ที่หายากมากเหล่านี้ โฮสต์กาแลคซีของพวกเขาปรากฏตัวครั้งแรกในข้อมูลสหัสวรรษเมื่อจักรวาลมีอายุเพียงไม่กี่ร้อยล้านปีและในปัจจุบันพวกมันกลายเป็นกาแลคซีที่ใหญ่ที่สุดในใจกลางกาแลคซีกลุ่มที่ใหญ่ที่สุด”
สำหรับศาสตราจารย์ Carlos Frenk (สถาบันเพื่อการคำนวณจักรวาลมหาวิทยาลัยเดอแรม) หัวหน้าชาวราศีกันย์ในสหราชอาณาจักรสิ่งที่น่าสนใจที่สุดของผลการศึกษาเบื้องต้นคือข้อเท็จจริงที่ว่าการจำลองแห่งสหัสวรรษ (Millennium Simulation) แสดงให้เห็นเป็นครั้งแรก การกระจายในยุคแรก ๆ และมองเห็นได้โดยตรงในแผนที่ไมโครเวฟยังคงมีอยู่และควรตรวจจับได้ในการกระจายกาแลคซีที่สังเกตได้ “ หากเราสามารถวัดการแกว่งของแบริออนได้อย่างเพียงพอ” ศาสตราจารย์เฟดก์กล่าว“ จากนั้นพวกเขาจะให้แท่งวัดมาตรฐานแก่เราเพื่ออธิบายลักษณะทางเรขาคณิตและประวัติศาสตร์การขยายตัวของเอกภพเพื่อเรียนรู้เกี่ยวกับธรรมชาติของพลังงานมืด”
“ การจำลองเหล่านี้สร้างภาพที่ส่ายและเป็นตัวแทนของเหตุการณ์สำคัญในความเข้าใจของเราเกี่ยวกับวิธีที่เอกภพยุคแรกเริ่มก่อตัว” ศริชาร์ดเวดประธานเจ้าหน้าที่บริหารของ PPARC กล่าว “ การจำลองสหัสวรรษเป็นตัวอย่างที่ยอดเยี่ยมของการปฏิสัมพันธ์ระหว่างทฤษฎีและการทดลองทางดาราศาสตร์เนื่องจากการสังเกตการณ์ล่าสุดเกี่ยวกับวัตถุทางดาราศาสตร์สามารถใช้ในการทดสอบการทำนายแบบจำลองเชิงทฤษฎีของประวัติศาสตร์จักรวาลได้”
แอพพลิเคชั่นที่น่าสนใจและกว้างขวางที่สุดของการจำลองสหัสวรรษยังคงมาจาก Prof Simon White (สถาบันวิจัยฟิสิกส์ดาราศาสตร์สูงสุดมักซ์พลังค์) ซึ่งเป็นผู้นำในความพยายามของชาวราศีกันย์ในประเทศเยอรมนี “ แคมเปญสังเกตการณ์ใหม่กำลังให้ข้อมูลที่แม่นยำเกี่ยวกับคุณสมบัติของกาแลคซีหลุมดำและโครงสร้างขนาดใหญ่ของจักรวาลของเรา” เขากล่าว “ ความสามารถของเราในการทำนายผลที่ตามมาของทฤษฎีของเราจะต้องถึงระดับความแม่นยำที่ตรงกันหากเราจะใช้แบบสำรวจเหล่านี้อย่างมีประสิทธิภาพเพื่อเรียนรู้เกี่ยวกับที่มาและธรรมชาติของโลกของเรา การจำลองมิลเลนเนียมเป็นเครื่องมือพิเศษสำหรับสิ่งนี้ ความท้าทายที่ยิ่งใหญ่ที่สุดของเราในตอนนี้คือการให้พลังแก่นักดาราศาสตร์ทุกที่เพื่อให้พวกเขาสามารถแทรกกาแลคซีและแบบจำลองการก่อตัวของควาซาร์เพื่อตีความการสำรวจเชิงสังเกตการณ์ของพวกเขาเอง”
แหล่งต้นฉบับ: PPARC News Release
