أكبر محاكاة للكون على الإطلاق قد تكشف "أسرارا وجودية"

يحاول علماء الفلك العثور على إجابات حول أصل كل شيء في الكون، من خلال إجراء عمليات محاكاة حاسوبية شاملة.

ويُطلق عليها عمليات محاكاة FLAMINGO (محاكاة هيكلية كاملة مائية واسعة النطاق مع رسم خرائط السماء بالكامل لتفسير ملاحظات الجيل التالي)، والتي يتم تشغيلها على كمبيوتر فائق السرعة في منشأة DiRAC في المملكة المتحدة، وصُممت لحساب تطور جميع المكونات المعروفة للكون.

وتحتوي أكبر محاكاة على 300 مليار جسيم تعادل كتلة المجرة الصغيرة، في حجم مكعب من الفضاء.

ويوضح عالم الفلك ماتيو شالر، من جامعة Leiden: "لجعل هذه المحاكاة ممكنة، قمنا بتطوير رمز جديد، SWIFT، الذي يوزع العمل الحسابي بكفاءة على أكثر من 30 ألف وحدة معالجة مركزية".

ونُشرت النتائج الأولية في ثلاث ورقات بحثية: الأولى تصف الطرق، والثانية تعرض عمليات المحاكاة، والثالثة تحتوي على نتائج تصف البنية واسعة النطاق للكون في المادة المظلمة الباردة.

وعلى وجه الخصوص، سعت الورقة البحثية الثالثة إلى معالجة ما يسمى توتر سيغما 8، أو S8. ويعتمد هذا على قياس للكون يسمى الخلفية الكونية الميكروية - إشعاع خافت يملأ الكون من الحقبة التي تلت الانفجار الكبير مباشرة.

وبما أن هذا التوتر يمثل تحديا كبيرا لنموذج المادة المظلمة الباردة للكون، والذي يجب أن يحدث فيه التكتل، يأمل الباحثون أن تتمكن FLAMINGO من تقديم بعض الإجابات.

وحتى الآن، لم يتمكنوا من حل هذا التوتر، لكن لديهم شيئا يتعلق بإجراء عمليات المحاكاة: كل من المادة العادية والنيوترينوات ضروريان للتنبؤات الدقيقة.

ويقول قائد البحث وعالم الفلك جوب شاي، من جامعة Leiden: "على الرغم من أن المادة المظلمة تهيمن على الجاذبية، إلا أنه لم يعد من الممكن إهمال مساهمة المادة العادية، لأن تلك المساهمة يمكن أن تكون مشابهة للانحرافات بين النماذج والملاحظات".

وأجرى الباحثون سلسلة من عمليات المحاكاة التي تتتبع تكوين بنية الكون عبر المادة المظلمة، والمادة العادية، والنيوترينوات، مع تغيير معاملات الثلاثة جميعا لمعرفة كيف يؤثر ذلك على النتيجة النهائية.

ويوضح عالم الفلك روي كوجيل، من جامعة Leiden: "تمت معايرة تأثير الرياح المجرية باستخدام التعلم الآلي، من خلال مقارنة تنبؤات الكثير من عمليات المحاكاة المختلفة ذات الأحجام الصغيرة نسبيا مع كتل المجرات المرصودة وتوزيع الغاز في مجموعات المجرات".

ولم يجعل الفريق بعد بيانات FLAMINGO متاحة للجمهور، لأن حجمها يصل إلى عدة بيتابايت.