به گزارش چاینا دیلی، این پروژه که HyperMillennium نام دارد و توسط رصدخانههای ملی نجوم وابسته به آکادمی علوم چین هدایت میشود، حجمی مکعبی از فضا با طول ضلع ۱۲ میلیارد سال نوری را شبیهسازی میکند؛ مقیاسی که تقریباً معادل قرار دادن حدود ۱۲۰ هزار کهکشان راه شیری پشت سر یکدیگر است.
در این جهان دیجیتالی، ۴.۲ تریلیون ذره مجازی ماده تاریک تحت تأثیر نیروی گرانش تکامل مییابند و ۱۳.۸ میلیارد سال تاریخ کیهانی را بازتولید میکنند. ماده تاریک به نوعی نامرئی از ماده گفته میشود که نور را نه گسیل میکند و نه جذب، اما تصور میشود حدود ۸۵ درصد کل ماده موجود در جهان را تشکیل میدهد و چارچوب گرانشی لازم برای شکلگیری کهکشانها را فراهم میکند.
به دلیل مقیاس عظیم جهان و روند طولانی تکامل آن، کهکشانهای دوردستی که با تلسکوپ مشاهده میکنیم در واقع تصاویر ثابتی متعلق به میلیاردها یا حتی دهها میلیارد سال پیش هستند؛ بنابراین ردیابی تحول آنها در زمان واقعی امکانپذیر نیست.
ماده معمولی که نور گسیل میکند، تنها «سطح قابل مشاهده» کیهان را تشکیل میدهد، در حالی که ماده تاریک همان «اسکلت نامرئی» آن است. از آنجا که ماده تاریک با تابش الکترومغناطیسی برهمکنش ندارد، نمیتوان آن را مستقیماً با تلسکوپ مشاهده کرد.
شبیهسازیهای کیهانشناختی کلید حل این معما هستند. این شبیهسازیها با محاسبه برهمکنشهای گرانشی میان تعداد عظیمی از ذرات مجازی ماده تاریک، میتوانند با دقت بالا روند تکامل جهان را از دوران اولیه تا امروز بازسازی کنند و به ما اجازه دهند مستقیماً ببینیم ذرات ماده تاریک چگونه در طول زمان خوشهبندی میشوند، توزیع مییابند و ساختار شکل میدهند.
مقایسه این جهانهای مجازی شبیهسازیشده با مشاهدات واقعی تلسکوپی به دانشمندان امکان میدهد مدلهای نظری مربوط به ماده تاریک و انرژی تاریک را آزمایش و اصلاح کنند.
پیمایشهای نجومی نسل آینده نیاز به چنین شبیهسازیهایی را افزایش دادهاند؛ از جمله مأموریتEuclid متعلق به آژانس فضایی اروپا و تلسکوپ فضایی ایستگاه فضایی چین.
این شبیهسازیها باید میان دو نیاز متضاد تعادل برقرار کنند: از یک سو، داشتن حجمی به اندازه کافی بزرگ برای همترازی با دامنه پیمایشهای آسمانی و از سوی دیگر، برخورداری از وضوح بسیار بالا برای ثبت فرایند شکلگیری کهکشانهای کوچک.
ظهور شبیهسازیهای کیهانشناختی فوقمقیاس بزرگی مانند HyperMillennium تلاشی برای پر کردن شکافی است که پیشرفتهای رصدی ایجاد کردهاند و حلقهای کلیدی در مسیر فهم رازهای نهایی جهان بهشمار میرود.
در حال حاضر سه شبیهسازی بزرگ جهانی وجود دارد که رفتار تریلیونها ذره ماده تاریک را دنبال میکنند: شبیهسازیUchuu ژاپن،Flagship 2 اروپا و HyperMillennium چین. در حالی که Flagship 2 بر مقیاس بزرگ کیهانی تمرکز دارد و Uchuu بر وضوح بالا تأکید میکند، HyperMillennium هر دو مزیت را با هم ترکیب کرده است.
شبیهسازیHyperMillennium بر روی ابررایانه چینیORISE اجرا میشود و از نرمافزاری بهره میبرد که بهطور ویژه برای این سامانه بهینهسازی شده است.
شبیهسازی ۴.۲ تریلیون ذره، حدود ۱۳ پتابایت داده تولید کرد؛ رقمی معادل تقریباً ۱۳ میلیون فیلم با کیفیت بالا. هر پتابایت برابر با هزار تریلیون بایت داده است. پردازش این مجموعه داده نیازمند فعالیت ۱۶ هزار کارت شتابدهنده محاسباتی طی ۱۸ روز بود؛ موضوعی که پیشرفتهای چین در حوزه محاسبات با عملکرد بالا را برجسته میکند.
نخستین مقاله علمی این پروژه اخیراً منتشر شد. این مقاله بر خوشه کهکشانی عظیم Abell 2744 متمرکز بود؛ سامانهای شناختهشده به دلیل ساختار پیچیده و برهمکنشهای گرانشی شدیدش. نتایج پژوهش نشان داد شبیهسازی انجامشده تطابق نزدیکی با مشاهدات واقعی دارد و دقت آن را در بازسازی سامانههای کیهانی نادر و پیچیده تأیید میکند. همچنین قرار است نخستین بسته دادههای پروژه در آینده در اختیار پژوهشگران جهان قرار گیرد.
این پروژه از نظر حجم و وضوح جرمی دامنهای بیسابقه دارد و امکان پیشبینی دقیق نحوه توزیع شمار عظیمی از کهکشانهای نسبتاً رایج در شبکه کیهانی و نیز ویژگیهای اجرام نادر و جذابی را فراهم میکند که در شبیهسازیهای کوچکتر دسترسپذیر نیستند. HyperMillennium طی سالهای آینده به یکی از مراجع اصلی جوامع علمیِ شکلگیری کهکشانها و کیهانشناسی تبدیل خواهد شد.
منبع: chinadaily
