کرونوس کانال دانش و علوم به زبان فارسی – اخبار علمی و تحلیل
کرونوس – منجمین به تازگی پرده از ابزار خارق‌العاده‌ای برداشته‌اند که با استفاده از آن می‌توانند به پرسش‌های بسیاری در مورد نحوه‌ی شکل‌گیری کهکشان‌ها پاسخ دهند. این شبیه‌سازی با استفاده از Illustris TNG50 انجام شده است. – «پرجزئیات‌ترین شبیه‌سازی جهان در ابعاد بزرگ که تاکنون تولید شده است». نتایج اولیه‌ی این شبیه‌سازی نشان می‌دهد رابطه‌ای بسیار حیاتی میان انتشار گازها در کیهان و ساختارهای کهکشانی در جریان است. چیزی که ما با استفاده از مشاهدات مجرد قادر به درک آن نیستیم.
محققین قوانین و محتویات مورد نظر خود را به این شبیه‌سازی که «جهان در یک جعبه» نیز خوانده می‌شود داده و به آن اجازه‌ی رشد و تکامل می‌دهند. نتایج که در این‌جا به انتشار رسیده بخصوص در مورد شکل‌گیری کهکشان‌های مارپیچی از اهمیت زیادی برخوردارند.
طی اجرای این شبیه‌سازی به تدریج حلقه‌هایی در اطراف کهکشان‌ها شکل می‌گیرد که از توده‌ی گاز پدید آمده‌اند. پس از سپری شدن اندکی زمان، توده‌های آشوبناک به مارپیچ تبدیل شده و ورود گاز به شکل‌گیری ستارگان موجود روی حلقه‌ها منجر می‌شود که در بازه‌های زمانی منظمی حرکت می‌کنند.
یکی از اعضای مؤسسه‌ی نجوم ماکس پلانک در بیانیه‌ای گفت: «TNG50 در عمل نشان می‌دهد کهکشان راه شیری با آن حلقه‌ی نازکش در اوج مد کهکشانی است. طی ۱۰ میلیارد سال گذشته دست‌کم آن کهکشان‌هایی که در حال تولید ستاره‌های جدید بوده‌اند تبدیل به کهکشان‌های حلقه‌دار شده و از حرکات آشوبناک آن‌ها نیز به اندازه‌ی زیادی کاسته شده است…. جهان وقتی تنها چند میلیارد سال عمر داشت جایی به مراتب پر هرج و مرج‌تر بود.»
این شبیه‌سازی، مکعبی است از فضا به ضلع ۲۳۰ میلیون سال نوری که پژوهشگران قادرند تکامل آن را به مقیاس یک میلیون بار دقیق‌تر دنبال کنند. آنان با تعداد ۲۰ میلیارد ذره شروع به کار کردند که هر یک از آن‌ها نماینده‌ی ماده تاریک و ماده‌ی معمولی بوده و در بازه‌ای زمانی به اندازه‌ی عمر جهان ما حرکت می‌کنند. پژوهشگران روند حرکت و رشد هزاران کهکشان را در بازه‌ی زمانی عمر جهان در این جعبه‌ی کیهانی مورد مطالعه قرار می‌دهند.
دکتر دایلن نلسون از مؤسسه‌ی اخترشناسی مکس پلانک گفت: «محاسبات عددی از این دست به‌ویژه هنگامی موفق محسوب می‌شوند که نتایج آن چیزی بیشتر از اطلاعات ورودی به دست دهند. در شبیه‌سازی ما پدیده‌ای مشاهده می‌شود که به طور خاص در برنامه وارد نشده بود. این پدیده به صورت طبیعی و از کنش و واکنش محتویات فیزیکی پایه‌ای مدل ما از جهان برآمده است.»
یکی از این پدیده‌های برآمده، بروز مارپیچ‌ها است و دیگری، جریان خروجی گاز از کهکشان‌ها. سرعت گازی که از ابرنواخترها و سیاه‌چاله‌های کلان‌جرم آزاد می‌شود اندک اندک کاهش یافته و دوباره به جهت اولیه‌ی خود بازمی‌گردد که همین موجب شکل‌گیری حلقه‌های نازک می‌شود.
اجرای شبیه‌سازی روی یک پردازنده‌ی تکی به ۱۵۰۰۰ سال زمان نیاز داشت. به همین دلیل گروه از ۱۶۰۰۰ پردازنده‌ی ابرکامپیوتر هیزل هن در اشتوتگارت آلمان استفاده کرد تا این شبیه‌سازی به پردرخواست‌ترین شبیه‌سازی عددی در تاریخ اخترشناسی تبدیل شود. تمام اطلاعات این شبیه‌سازی به زودی در دسترس عموم قرار خواهد گرفت و گروه تحقیقاتی امیدوار است بتواند پدیده‌های برآمده‌ی دیگری را در TNG50 کشف کند.
