Astrofizikų komanda superkompiuteriu sukūrė 8 milijonus unikalių visatų. Paskui stebėjo jų gimimą, raidą ir senėjimą. Kam to reikia? Mokslininkai norėjo perprasti tamsiosios materijos vaidmenį mūsų pačių Visatos gyvenime nuo pat Didžiojo Sprogimo momento.
Astrofizikus domina tamsioji materija, bet iš vienos visatos apie ją duomenų nepakanka. Galima būtų jos gauti iš daugiau visatų, pavyzdžiui, 8 milijonų.
Astrofizikų komanda superkompiuteriu sukūrė 8 milijonus unikalių visatų. Paskui stebėjo jų gimimą, raidą ir senėjimą. Kam to reikia? Mokslininkai norėjo perprasti tamsiosios materijos vaidmenį mūsų pačių Visatos gyvenime nuo pat Didžiojo Sprogimo momento.
© www.worldsciencefestival.com
Dar praėjusio amžiaus septintajame dešimtmetyje tyrėjai suprato, kad Visatą iš esmės sudaro paslaptinga Tamsioji Materija (TM). Nuo tada bandoma perprasti jos reikšmę galaktikų formavimuisi ir gebėjimui kurti žvaigždes.
Pagal pagrindinę Didžiojo Sprogimo teoriją, užgimus Visatai, gravitacija TM sutelkė į milžiniškus debesis. Jie vadinami tamsiosios materijos halais. Augantis halas pritraukė retas vandenilio dujas, ir taip susidarė žvaigždės ir galaktikos.
Šiame koliaže – šešių skirtingų galaktikų santalkų vaizdai, gauti NASA kosminiu teleskopu „Hubble“. Klasteriai buvo aptikti, tyrinėjant TM elgesį susiduriančiose gaklaktikų santalkose.
© spacetelescope.org
Tad, teorijoje TM yra galaktikų pagrindas, apibrėžiantis galaktikų formavimąsi, susiliejimą ir raidą. Norėdami ištyrinėti detales, mokslininkai nusprendė pasinaudoti superkompiuteriu ir sukurti daugiau nei 8 milijonų unikalių visatų simuliacijas. Tai yra nemenkas projektas, nes kiekvienoje visatoje veikė skirtingi fizikos dėsniai.
Naujoji nuolatos kūrė milijonus visatų, ir kiekvienoje tilpo po 12 milijonų galaktikų. Kiekvienoje simuliacijoje buvo stebima visatų raida nuo 400 miln. metų po DS iki šių laikų.
Norint sukurti tikslią mūsų visatos ar bent galaktikos kopiją, reikėtų pernelyg daug superkompiuterių pajėgumų ir laiko (nepakaktų ir šimto metų). Todėl buvo apsiribota vos dviem kriterijais: bendra žvaigždžių mase ir naujų žvaigždžių formavimosi sparta. Taip iš 8 milijonų visatų pavyko aptikti tą, kurios savybės sutampa su realios visatos, kurioje gyvename.
Tamsiosios materijos pasiskirstymo Visatoje prieš 13,6 milijardus metų modelis.
Tad, ką parodė tyrimas? Pasirodo, žvaigždžių formavimosi galaktikose greitis glaudžiai susijęs su jų TM halo mase (tai yra, jos vaidmuo iš tiesų reikšmingas).
Galaktikose, kurių TM halų masės rodiklis panašus į Paukščių Tako, žvaigždės gimdavo greičiausiai. Jei TM halų masė būdavo dar didesnė, naujos žvaigždės susidarydavo lėčiau, nes tokiose visatose būdavo daug juodųjų skylių.
Yra dar vienas svarbus pastebėjimas. Nauji duomenys sukėlė abejonių senai įsitvirtinusiu įsitikinimu: žvaigždžių susidarymą ankstyvoje visatoje tamsioji materija slopino. Tikimasi, kad praeityje tamsioji materija buvo tankesnė, o dujos – karštesnės. Tai turėjo stabdyti žvaigždžių formavimąsi.
Kombinuotas kosminio teleskopo „Hubble“ vaizdas, vaiduojantis vaiduoklišką tamsiosios materijos žiedą galaktikų santalkoje Cl 0024+17.
Tačiau naujojo tyrimo duomenys rodo, kad, kitaip nei tikėtasi, konkretaus dydžio galaktikose žvaigždės ir toliau formavosi, be to, vis didėjančiu greičiu.
Dabar astrofizikų komanda planuoja tyrimą praplėsti. Jie nori išbandyti daugiau tamsiosios materijos įtakos galaktikų savybėms būdų. Svarbu sužinoti, kokia įtaka daroma galaktikų formoms, juodųjų skylių masyvumui ir žvaigždžių virtimo supernovomis dažniui.
Tai – unikalus projektas, nes dabar yra dirbtinių visatų darbo laukas, kuriame galima kelti daugybę naujų klausimų ir išbandyti įvairius įvykių vystymosi scenarijus.
Arizonos universiteto superkomiuteryje „Ocelote“ yra 336 mazgai, kiekviename jų po 2 procesorius, turinčius 28 branduolius ir 192 GB darbinės atminties. Taip pat yra atskiras didelės atminties mazgas su 2 terabaitais RAM ypatingai dideliems duomenų rinkiniams. Simuliuodami visas visatas, mokslininkai 2000 „Ocelote“ CPU branduolių be perstojo naudojo daugiau nei tris savaites.
