تحقیقات جدید نظریه بیگ بنگ را تکمیل می‌کنند
شبیه سازی انجام شده توسط محققان می‌تواند تقریب‌های بی سابقه‌ای از فرآیند یونیزاسیون مجدد کیهانی را ارائه دهد.
به گزارش engadget، پیدایش خود به خود واقعیت، امری آشفته به نظر می‌رسد. برای مثال، از نظر بیگ بنگ، انرژی و ماده یک جهان را در یک لحظه آزاد کرد، سپس آن را با سرعت نور به طور همه جانبه به دور پرتاب کرد، زیرا دما در سراسر کیهان در حال رشد از ۱۰۰۰ تریلیون درجه سانتیگراد در چند نانوثانیه اول وجود زمان فراتر رفت.
چند صد میلیون سال بعد، که در طی آن زمان جهان به حدی سرد شد که ذرات فراتر از کوارک‌ها و فوتون‌ها می‌توانستند وجود داشته باشند زمانی که اتم‌های واقعی مانند هیدروژن و هلیوم به وجود آمدند. این زمان به دلیل ستاره‌هایی که هنوز وجود نداشتند، به عنوان عصر تاریک شناخته می‌شود.
با این حال، در نهایت، ابر‌های عظیم گاز‌های عنصری خود را به اندازه‌ای فشرده کردند که مشتعل شوند، روشنایی را به کیهانی که قبلاً تاریک بود برگرداندند و فرآیند یونیزاسیون مجدد کیهانی را پیش بردند، به همین دلیل است که جهان هنوز فقط یک دسته کامل از اتم‌های هیدروژن و هلیوم نیست. روند واقعی چگونگی تعامل نور آن ستاره‌های جدید با ابر‌های گازی اطراف برای ایجاد پلاسمای یونیزه‌ای که عناصر سنگین‌تر را تولید می‌کند به طور کامل درک نشده است، اما تیمی از محققان MIT به تازگی اعلام کرده‌اند که مدل ریاضی آن‌ها از این دوره آشفته، دقیق‌ترین مدل تا به امروز است.
شبیه‌سازی Thesan، دوره یونیزه شدن مجدد کیهانی را شبیه‌سازی می‌کند که به برهمکنش بین گازها، گرانش و تشعشعات در یک فضای ۱۰۰ میلیون سال نوری مکعبی نگاه می‌کند. محققان می‌توانند از طریق یک جدول زمانی مصنوعی از ۴۰۰ هزار سال تا ۱ میلیارد سال پس از انفجار بزرگ را بررسی کنند تا ببینند تغییر متغیر‌های مختلف در مدل چگونه بر نتایج تولید شده تأثیر می‌گذارد.
به لطف الگوریتم جدیدی که برهمکنش نور با گاز را ردیابی می‌کند و با مدل‌های رفتار غبار کیهانی و شکل‌گیری کهکشان‌های جداگانه همراه است، جزئیات بالاتری را در حجم بزرگ‌تر از هر شبیه‌سازی قبلی به رخ می‌کشد. راهول کانان از مرکز اخترفیزیک هاروارد در این ارتباط گفت "Thesan چگونگی تعامل نور اولین کهکشان‌ها با گاز را در طول میلیارد سال اول دنبال می‌کند و جهان را از حالت خنثی به یونیزه تبدیل می‌کند. به این ترتیب، ما به طور خودکار فرآیند یونیزاسیون مجدد را در حین آشکار شدن دنبال می‌کنیم. "
نحوه انجام محاسبات
قدرت این شبیه سازی را ابرکامپیوتر SuperMUC-NG در گارچینگ، آلمان بر عهده دارد. ۶۰ هزار هسته محاسباتی آن معادل ۳۰ میلیون ساعت CPU به صورت موازی کار می‌کنند تا اعداد مورد نیاز Thesan را کاهش دهند. این تیم قبلاً نتایج شگفت انگیزی را نیز از این آزمایش دیده است. کانان گفت: "Thesan دریافت که نور در اوایل کیهان مسافت‌های زیادی را طی نمی‌کند. در واقع، این فاصله بسیار کوچک است و تنها در انتهای یونیزه شدن مجدد بزرگ می‌شود و در عرض چند صد میلیون سال ۱۰ برابر افزایش می‌یابد. "
به این معنا که نور در پایان دوره یونیزه شدن بیشتر از آنچه محققان قبلاً تصور می‌کردند، حرکت کرد. آن‌ها همچنین متوجه شده اند که نوع و جرم یک کهکشان ممکن است بر فرآیند یونیزاسیون مجدد تأثیر بگذارد، اگرچه تیم Thesan به سرعت اشاره کرد که مشاهدات دنیای واقعی قبل از تأیید این فرضیه مورد نیاز است.
بیشتر بخوانید
