أنشأ علماء الفلك أكبر كون افتراضي في التاريخ

مشروع فلامينجو الذي تم نشر نتائجه بتاريخ arXivقدم واحدة من أكبر مجموعات المحاكاة الكونية التي تم إنشاؤها حتى الآن.

مقياس يضاهي “العالم الرقمي”

FLAMINGO (محاكاة بنية كاملة مائية واسعة النطاق مع رسم خرائط السماء بالكامل) هي سلسلة من النماذج العددية التي تعيد إنتاج تطور الفضاء من المراحل الأولى بعد الانفجار الكبير إلى تكوين المجرات والمجموعات والشبكة الكونية.

الهدف من مثل هذه الحسابات ليس الحصول على صورة ثابتة، بل “الكون المتطور”، حيث يمكن للمرء تتبع كيفية تشكل الهياكل الكبيرة – المجرات والخيوط والفراغات – من عدم التجانس الصغير في توزيع المادة.

توفر الملاحظات الحديثة صورة مفصلة للغاية للسماء، لكنها في حد ذاتها لا تشرح كيف تم تشكيل الهياكل المرصودة بالضبط. ولهذا السبب نحتاج إلى نماذج مثل فلامينجو.

ما هو بالضبط نموذج المشروع؟

السمة الرئيسية للمشروع هي محاولة الجمع بين المكونات المادية المختلفة في نظام حسابي واحد. على عكس النماذج المبسطة، يتم هنا أخذ ما يلي بعين الاعتبار في نفس الوقت:

• المادة الباريونية العادية (تتكون منها النجوم والكواكب والغاز)،
• المادة المظلمة، التي تحدد بنية الجاذبية للكون،
• الطاقة المظلمة تؤثر على التوسع المتسارع للفضاء.

يتيح لك هذا المزيج إعادة إنتاج العمليات على عدة مستويات في وقت واحد. على سبيل المثال، يصف النموذج في وقت واحد:

• العمليات المضطربة في الغاز داخل المجرات،
• تشكيل الأنظمة النجمية,
• توزيع المجرات على نطاق مئات الملايين من السنين الضوئية.

وهذا الاتصال هو الذي يجعل عمليات المحاكاة مفيدة للمقارنة مع بيانات الرصد.

لماذا هناك حاجة إلى الكثير من البيانات؟

أحد أهداف المشروع هو نمذجة الأجسام الفضائية النادرة. وتشمل هذه العناقيد المجرية الضخمة، والكوازارات عالية السطوع، وهياكل الجاذبية الشديدة.

في عمليات المحاكاة الصغيرة، إما أن هذه الكائنات لا تظهر أو أنها تظهر نادرًا جدًا بحيث لا يمكن استخلاص استنتاجات موثوقة إحصائيًا. يؤدي الارتقاء إلى مستويات FLAMINGO إلى زيادة احتمالية تكرارها ويسمح بدراسة خصائصها بشكل أكثر منهجية.

هناك تأثير إضافي يتمثل في القدرة على اختبار النماذج الكونية في ظل ظروف قريبة من الكون المرئي.

وكما أشار جوب شاي من جامعة ليدن، وهو مؤلف مشارك للمشروع:

“تسمح لنا عمليات المحاكاة هذه بتتبع نمو الهياكل الكونية عبر مناطق شاسعة من الفضاء مع محاكاة الفيزياء المعقدة لتكوين المجرات.”

وشدد على أن الوصول المفتوح إلى البيانات سيسمح للمجتمع العلمي باختبار فرضياته ومقارنة النتائج على قاعدة حاسوبية واحدة.

وأضاف ماتيو شالر من نفس الجامعة:

“الوصول المفتوح إلى مجموعات البيانات بهذا الحجم يمكن أن يؤدي إلى تسريع التقدم العلمي بشكل كبير.”

لماذا هذا ضروري لعلم الفلك الحديث؟

تتضمن الخطوة التالية في علم الكونيات الرصدي تلسكوبات جديدة وعمليات مسح للسماء ستجمع البيانات بدقة غير مسبوقة. ومع ذلك، فإن تفسير هذه البيانات يتطلب نماذج نظرية بمستوى مماثل من التفاصيل.

تعتبر شركة FLAMINGO بمثابة “أرضية اختبار نظرية”. يمكن للباحثين تغيير معلمات الفيزياء، واختبار سيناريوهات مختلفة لتشكيل الهياكل، ومقارنة النتائج بالملاحظات.

وهكذا، فإن علم الفلك يتحول تدريجياً من المراقبة إلى التجارب الحسابية. فبدلاً من مجرد تسجيل بنية الكون، أصبح العلماء قادرين على إعادة إنتاج تطوره في بيئة رقمية واختبار القوانين الفيزيائية التي تفسر النمط المرصود بشكل أفضل.