Αντίγραφο του Σύμπαντος περιορισμένο σε υπολογιστή

Πηγή: The Guardian, 2 Ιουνίου 2005

Επιστήμονες αναδημιούργησαν ένα τεράστιο τμήμα του σύμπαντος μέσα σε έναν υπολογιστή και έγραψαν μια συνοπτική ιστορία του χρόνου, των μαύρων οπών και του σχηματισμού των γαλαξιών.

Η Προσομοίωση της Χιλιετίας (Millennium Simulation) - η μεγαλύτερη του είδους της - χρειάστηκε 25 εκατομμύριο μεγαμπάιτ μνήμης. Αλλά ιχνηλάτησε την ιστορία 14 δισεκατομμυρίων ετών, από τη δημιουργία του Κόσμου μέχρι σήμερα και αποτελεί ένα εργαλείο για την έρευνα των μυστήριων γεγονότων στους μακρινούς γαλαξίες και σε μια πολύ μακρινή εποχή.

"Είναι πιθανώς το μεγαλύτερο έργο στην υπολογιστική φυσική που έχουμε κάνει ποτέ",  λέει ο Carlos Frenk του πανεπιστημίου Durham. "Για πρώτη φορά έχουμε ένα αντίγραφο του Κόσμο που μοιάζει σαν τον πραγματικό. Έτσι μπορούμε τώρα για πρώτη φορά να αρχίσουμε να πειραματιζόμαστε με το Σύμπαν".

"Αντίθετα με τους ειδικούς που μελετούν την ανθρώπινη συμπεριφορά και μπορούν να μελετήσουν πολλούς ανθρώπους, οι κοσμολόγοι έχουν μόνο έναν Κόσμο. Αλλά από σήμερα έχουμε περισσότερους του ενός".

Βρετανοί, γερμανοί αμερικάνοι και καναδοί αστροφυσικοί που συμμετέχουν στην κοινοπραξία Virgo, η οποία καθοδηγείται από το Volker Springel του Ινστιτούτου Max Planck στη Γερμανία, αναφέρουν στο περιοδικό Nature ότι ήδη ξέρουν τις αρχικές συνθήκες του σύμπαντος.

Αυτές είναι αποτυπωμένες στην μικροκυματική κοσμική ακτινοβολία υποβάθρου, την 'χόβολη' του Big Bang, όταν το σύμπαν ήταν μόνο 400.000 ετών.

Τα τελευταία χρόνια διαπιστώθηκε ότι τα άστρα, οι γαλαξίες, οι μαύρες τρύπες και η ακτινοβολία που εκπέμπουν αποτελούν μόνο το 5% του Σύμπαντος. Περίπου το 25% αποτελείται από τη μυστηριώδη ουσία που ονομάζεται ψυχρή, σκοτεινή ύλη. Και το υπόλοιπο 70% αποτελείται από την ακόμα πιο μυστηριώδη σκοτεινή ενέργεια, ένα είδος αντιβαρύτητας - σαν βαρυτική άπωση - που προκαλεί την διαστολή του Σύμπαντος.

"Προγραμματίσαμε τον ισχυρότερο ηλεκτρονικό υπολογιστή της Ευρώπης με όλα όσα γνωρίζαμε, για τα συστατικά και τους νόμους της Φυσικής και μετά αφήσαμε το μηχάνημα να αναδημιουργήσει το Σύμπαν", λέει ο καθηγητής Frenk.

Και συνεχίζει: "Η επιστημονική έρευνα στη Γερμανία “πάγωσε” επί μήνα και χρησιμοποιήθηκε κάθε υπολογιστική ικανότητα του κομπιούτερ για το στόχο μας. Τώρα έχουμε αυτό το πανέμορφο σύμπαν που πιστεύουμε ότι αποτελεί αντίγραφο του πραγματικού".

"Θα μελετήσουμε κάθε λεπτομέρεια. Θα αναζητήσουμε απαντήσεις σε όσα ερωτήματα μας ταλαιπωρούσαν χωρίς να έχουμε τρόπο να βρούμε λύση. Παραδείγματος χάριν, τώρα κατανοούμε γιατί οι μαύρες τρύπες είναι σημαντικές στον καθορισμό των ιδιοτήτων των γαλαξιών. Στους πραγματικούς κόσμους, είναι πολύ δύσκολο να υποβάλουμε οποιεσδήποτε λεπτομερείς ερωτήσεις, αλλά στην προσομοίωση μπορούμε να απαντήσουμε σε ερωτήματα όπως πού και πότε δημιουργούνται οι μαύρες τρύπες, πόσο μεγάλες είναι και πώς επηρεάζουν τους γαλαξίες".

Η προσομοίωση του Σύμπαντος αποτελείται από ένα Κύβο της Δημιουργίας με πλευρές που φτάνουν τα δύο δισεκατομμύρια έτη φωτός. Διαθέτει 20 εκατομμύρια γαλαξίες και σχεδιάστηκε για να δώσει απαντήσεις για το παρελθόν. Ταυτόχρονα, μας δίνει την εξαιρετική ευκαιρία να δούμε και το μέλλον, τον αργό θάνατο των γαλαξιών, δισεκατομμύρια χρόνια από σήμερα.

Η πρώτη πρόκληση για τους ερευνητές ήταν η κατανόηση του ρόλου που διαδραμάτισαν οι μαύρες τρύπες στον σχηματισμό των γαλαξιών. Στο κέντρο του δικού μας γαλαξία, όπου υπάρχουν 100 δισεκατομμύρια αστέρια, βρίσκεται μία μαύρη τρύπα με μάζα 100 εκατομμυρίων ηλίων. Κι όμως, καταλαμβάνει απειροελάχιστο τμήμα του κόσμου, όσο το ηλιακό μας σύστημα.

"Και όμως το καταπληκτικό είναι ότι η ύπαρξη αυτού του μικρού τέρατος στο κέντρο του γαλαξία καθορίζει πόσο μεγάλος μπορεί ένας γαλαξίας να αυξηθεί. Καταβροχθίζει ύλη και 'ξερνάει' ενέργεια και φαίνεται να ελέγχει, ουσιαστικά, την εξέλιξη των γαλαξιών. Αρχίζουμε τώρα να καταλαβαίνουμε, μέσω της προσομοίωσης, το ρόλο που παίζουν τα κβάζαρ και οι μαύρες τρύπες στο σχηματισμό των γαλαξιών", αναφέρει ο καθηγητής Frenk.

"Υποβάλαμε στο πρόγραμμα την ερώτηση: Πότε σχηματίστηκαν οι πρώτες μαύρες τρύπες; Η απάντηση είναι: σχηματίστηκαν όταν το Σύμπαν ήταν περίπου 1 εκατομμυρίων ετών μόνο. Τώρα ξέρουμε ότι είναι περίπου 13,7 δισεκατομμυρίων ετών".

"Εάν θελήσουμε σήμερα να πάμε και να βρούμε την πρώτη μαύρη τρύπα, πού άραγε θα έπρεπε να κοιτάξουμε; Ξέρουμε όμως τώρα ότι εάν θέλουμε να βρούμε τις πιο παλιές μαύρες τρύπες, πρέπει να εξετάσουμε τα ίδια τα κέντρα των σμηνών των γαλαξιών: είναι οι μεγαλύτεροι πυρσοί στο σύμπαν, αυτά τα σμήνη με τους χιλιάδων πολύ φωτεινούς γαλαξίες με τη μεγάλη συγκέντρωση".