Kako smo dobili ovde? Ne samo mi ljudi, koji škrabamo po bledoplavoj tački, jurimo oko zvezde, jurimo oko supermasivne crne rupe, jurimo kroz lokalno jato. Ali kako je tačka stigla ovde, i zvezda, i crna rupa, i jato?
Kako je neshvatljivo ogromno sve od svega toga dospelo tamo gde je sada, iz nezamislivog ničega, pre milijardi godina?
To je to, zaista, pitanje pitanja. I, sa najvećim projektom te vrste do sada, astronomi pokušavaju da pronađu odgovore – vršeći kompjuterske simulacije čitavog Univerzuma.
One se zovu FLAMINGO simulacije (Full-hidro simulacije velikih razmera sa mapiranjem celog neba za tumačenje posmatranja sledeće generacije), koje se izvode na superkompjuteru u DiRAC postrojenju u Velikoj Britaniji.
Ove simulacije su intenzivne. Oni su dizajnirani da izračunaju evoluciju svih poznatih komponenti Univerzuma.
To znači normalna materija: zvezde; galaksije; sve stvari koje smo mogli da dodirnemo (moglo bi da nas ubije, ali mogli bismo); tamna materija – misteriozna masa koja stvara čudnu dodatnu gravitaciju; i tamna energija – tajanstvena moć koja ubrzava širenje Univerzuma.
Najveća od ovih simulacija ima 300 milijardi čestica sa masom male galaksije, u kubnoj zapremini prostora sa ivicama od 10 milijardi svetlosnih godina.
„Da bismo ovu simulaciju učinili mogućom, razvili smo novi kod, SVIFT, koji efikasno raspoređuje računski rad na 30 hiljada CPU-a“, objašnjava astronom Matje Šaler sa Univerziteta u Lajdenu.
Početni rezultati su objavljeni u tri rada: prvi opisuje metode, drugi predstavlja simulacije, a treći sa rezultatima koji opisuju strukturu Univerzuma velikih razmera u hladnoj tamnoj materiji.
Konkretno, treći rad je nastojao da se pozabavi nečim što se zove sigma 8, ili S8 tenzija. Ovo je zasnovano na merenju Univerzuma zvanom kosmička mikrotalasna pozadina – slabo mikrotalasno zračenje koje ispunjava Univerzum iz epohe neposredno nakon Velikog praska. Analiza ove svetlosti sugeriše da je Univerzum do sada trebalo da se skupi više nego što jeste.
Pošto ova tenzija predstavlja veliki izazov modelu hladne tamne materije Univerzuma pod kojim bi se zgrušavanje trebalo desiti, istraživači se nadaju da FLAMINGO može dati neke odgovore.
Do sada nisu uspeli da reše tenziju – to bi bila ogromna vest za kosmologiju – ali imaju nešto o sprovođenju simulacija: i normalna materija i neutrini su neophodni za tačna predviđanja.
„Iako tamna materija dominira gravitacijom, doprinos obične materije se više ne može zanemariti“, kaže vođa istraživanja i astronom Joop Schaie sa Univerziteta u Lajdenu, „pošto bi taj doprinos mogao biti sličan odstupanjima između modela i posmatranja.“
Simulaciju koja uključuje normalnu materiju je teže pokrenuti. Poznato je da tamna materija komunicira sa Univerzumom samo gravitaciono; normalna materija takođe stupa u interakciju sa pritiskom, kao što je pritisak zračenja, i galaktičkim vetrovima, koji su nepredvidivi i teško ih je modelirati. Potrebno je dosta više računarske snage da bi funkcionisao, tako da ćemo morati da sačekamo još malo na odgovore o napetosti S 8 od FLAMINGO-a.
Međutim, istraživači su sproveli niz simulacija koje prate formiranje strukture Univerzuma preko tamne materije, normalne materije i neutrina, menjajući parametre sva tri da bi videli kako to utiče na krajnji rezultat.
„Efekat galaktičkih vetrova je kalibrisan korišćenjem mašinskog učenja, upoređivanjem predviđanja mnoštva različitih simulacija relativno malih zapremina sa uočenim masama galaksija i distribucijom gasa u jatima galaksija“, objašnjava astronom Roi Kugel sa Univerziteta u Lajdenu.
Tim još nije stavio svoje podatke FLAMINGO na raspolaganje javnosti, jer su veličine nekoliko petabajta. Svi koji su zainteresovani se podstiču da se ljubazno raspitaju kod odgovarajućeg autora.
