Bir astrofizikçiler ekibi, bir süper bilgisayar içinde 8 milyon eşsiz evren yarattı ve sadece tots'tan eski moruklara dönüşmelerine izin verdi. Onların amacı? Big Bang'den bu yana evrenimizin hayatında karanlık madde adı verilen görünmez bir maddenin oynadığı rolü ve bunun kaderimiz için ne anlama geldiğini ortaya koymak.
Evrenimizin 1960'ların sonlarında çoğunlukla karanlık maddeden oluştuğunu keşfettikten sonra, bilim adamları galaksilerin oluşumundaki rolü ve zaman içinde yeni yıldızları doğurma yetenekleri üzerine spekülasyon yaptılar.
Big Bang teorisine göre, evren doğduktan kısa bir süre sonra, karanlık madde olarak adlandırılan görünmez ve zor bir madde fizikçileri, yerçekimi kuvveti ile karanlık madde haloları adı verilen büyük bulutlara karışmaya başladılar. Haleler büyüdükçe, evrenin bir araya gelmesine ve bugün gördüğümüz yıldızları ve galaksileri oluşturmasına izin veren seyrek hidrojen gazını çekti. Bu teoride, karanlık madde zaman içinde nasıl oluştuğunu, birleştiğini ve geliştiğini dikte ederek galaksilerin bel kemiği gibi davranır.
Karanlık maddenin evrenin bu tarihini nasıl şekillendirdiğini daha iyi anlamak için Arizona Üniversitesi'nde astronomi yardımcısı profesörü Peter Behroozi ve ekibi okulun süper bilgisayarını kullanarak kendi evrenlerini yarattı. Bilgisayarın 2.000 işlemcisi, 8 milyondan fazla benzersiz evreni simüle etmek için üç hafta boyunca duraklamadan çalıştı. Her evren, araştırmacıların karanlık madde ile galaksilerin evrimi arasındaki ilişkiyi anlamalarına yardımcı olmak için bireysel olarak bir dizi kurala uyar.
Behroozi yaptığı açıklamada, "Bilgisayarda birçok farklı evren oluşturabilir ve bunları gerçek dünyayla karşılaştırabiliriz ve bu da hangi kuralların gördüğümüz kurallara yol açtığını anlamamızı sağlar." Dedi.
Önceki simülasyonlar tek galaksileri modellemeye veya sınırlı parametrelere sahip sahte evrenler oluşturmaya odaklanmış olsa da, UniverseMachine kapsamının ilkidir. Program sürekli olarak her biri 12 milyon galaksi içeren milyonlarca evren yarattı ve her biri Büyük Patlama'dan 400 milyon yıl öncesine kadar gerçek evrenin neredeyse tüm tarihi boyunca gelişmeye izin verdi.
Stanford Üniversitesi'nde fizik ve astrofizik profesörü olan araştırmacı araştırmacı Risa Wechsler, "Büyük soru 'Galaksiler nasıl oluşur?'" Dedi. "Bu çalışma hakkında gerçekten harika olan şey, galaksi evrimi ile ilgili sahip olduğumuz tüm verileri - gökada sayısı, kaç yıldızları ve bu yıldızları nasıl oluşturdukları - kullanabilmemiz ve bunu sonuncunun kapsamlı bir resminde bir araya getirebilmemizdir. 13 milyar yıllık evren. "
Evrenimizin, hatta bir galaksinin kopyasını oluşturmak, açıklanamayan bir hesaplama gücü gerektirecektir. Behroozi ve meslektaşları, odaklarını galaksilerin iki temel özelliğine daralttı: birleşik yıldız kütleleri ve yenilerini doğurma oranı.
"Tek bir galaksiyi simüle etmek 10 ila 48 arasında işlem gerektirir." Diyen Behroozi, bir octillion operasyonu veya 1'i takip eden 48 sıfırdan bahsediyor. "Dünyadaki tüm bilgisayarlar bir araya geldiğinde bunu yüz yıl içinde yapamadı. Bu yüzden, sadece 12 milyonu bırakmak yerine, tek bir galaksiyi simüle etmek için bunu farklı şekilde yapmak zorunda kaldık."
Bilgisayar programı yeni evrenleri doğururken, bir galaksinin yıldız oluşum oranının yaşı, diğer galaksilerle geçmişteki etkileşimleri ve halindeki karanlık madde miktarı ile nasıl ilişkili olduğunu tahmin eder. Daha sonra her evreni gerçek gözlemlerle karşılaştırır, gerçekliğe daha iyi uyum sağlamak için fiziksel parametreleri her yinelemede ince ayarlar. Nihai sonuç, neredeyse bizimkine benzeyen bir evren.
Wechsler'e göre, sonuçları galaksilerin yıldızları doğurma oranının karanlık madde halolarının kütlesine sıkıca bağlı olduğunu gösterdi. Kendi Samanyolu'muza en çok benzeyen karanlık madde halo kütleli galaksiler en yüksek yıldız oluşum oranlarına sahipti. Yıldız oluşumunun daha büyük gökadalarda bol miktarda kara delikle boğulduğunu açıkladı
Gözlemleri, karanlık maddenin erken evrendeki yıldız oluşumunu engellediğine dair uzun zamandır devam eden inançlara da meydan okudu.
"Evrende daha erken ve daha erken döndüğümüzde, karanlık maddenin daha yoğun olmasını ve dolayısıyla gazın gittikçe daha sıcak olmasını beklerdik. Bu yıldız oluşumu için kötü, bu yüzden erken dönemde birçok galaksinin evren uzun zaman önce yıldız oluşturmayı bırakmalıydı "dedi Behroozi. "Ama tam tersini bulduk: Belirli bir büyüklükteki gökadaların, beklentinin aksine, daha yüksek bir oranda yıldız oluşturma olasılığı daha yüksekti."
Şimdi, ekip evreni, karanlık maddenin şekillerinin nasıl geliştiğini, kara deliklerinin kütlesini ve yıldızlarının ne kadar sıklıkla süpernovaya gittikleri de dahil olmak üzere galaksilerin özelliklerini etkileyebileceği daha fazla yolu test etmek için Evren Makinesini genişletmeyi planlıyor.
Wechsler, "Benim için en heyecan verici şey, şimdi tüm bu soruları işe yarayan bir çerçevede sormaya başlayabileceğimiz bir modelimiz olması." Dedi. "Hesaplama açısından yeterince ucuz, tüm bir evreni yaklaşık bir saniyede hesaplayabileceğimiz bir modelimiz var. O zaman milyonlarca kez bunu yapabilir ve tüm parametre alanını keşfedebiliriz."
Araştırma grubu sonuçlarını Kraliyet Astronomi Topluluğu Aylık Bildirimleri dergisinin Eylül sayısında yayınladı.
