علماء الفلك ينجحون بتكوين أول نموذج افتراضي للكون

هل شاهدت فيلم "المصفوفة The Matrix" ؟ أليست عملية المحاكاة الحاسوبية لواقع افتراضي يعيش ضمنه البشر أمراً رائعاً وفكرة متميزة؟

علماء الفلك ينجحون بتكوين أول نموذج افتراضي للكون

حسناً، قام علماء الفلك بما هو أفضل من ذلك، لقد قاموا بتصميم أول محاكاة واقعية كاملة للكون الذي نعيش فيه وذلك باستخدام برنامج لإجراء نمذجة حاسوبية يُعرف بـ "Illustris". يُمكن لـ "اللوسترس Illustris" أن يُعيد، بدقةٍ لا مثيل لها، خلق 13 مليار سنة من التطور الكوني ضمن مكعبٍ بأبعاد 350 مليون سنة ضوئية.

"حتى الآن، لم تتمكن أي محاكاة من إعادة انتاج الكون على مقياسين صغير وكبير معاً". هذا ما قاله المؤلف الأساسي للورقة البحثية Mark Vogelsberger، من مركز هارفارد-سميثسونيان للفيزياء الفلكية بجامعة هارفرد ومعهد ماساتشوستس للتقنية MIT، قام Vogelsberger بالعمل بالتّعاون مع باحثين من مراكز مختلفة مثل معهد (هايدلبيرغ للدراسات النظرية في المانيا). سيتم نشر نتائج بحثهم في عدد شهر آيار/مايو في مجلة Nature.

في البداية اُعيقت محاولات إعادة تمثيل الكون بسبب النقص في قدرة الحواسيب وتعقيد الفيزياء المُرافقة لمثل هكذا محاكاة. لهذه الأسباب، كانت النتائج الأولية إمّا محدودة النقاء أو تُركز على جزءٍ واحدٍ وصغير من الكون. عانت عملياً عمليات المحاكاة السابقة من تعقيدات في عملية النمذجة نَتجت عن ردود الأفعال المتعلقة بتشكّل النّجوم وانفجارات المستعرات الفائقة "سوبرنوفا" أو حتى الثقوب السوداء.

"اللوسترس" هو برنامج عالي التقنية يعمل على إعادة تصوير تطور الكون بدّقةٍ عالية، وهو يتضمن المادّة العادية (normal matter) والمادّة المظلمة (dark matter) على حدٍ سواء، وذلك عبر استخدام 12 مليار بكسل ثلاثية الأبعاد أو عناصر عالية الوضوح.

كرّس فريق العمل خمس سنوات لتطوير برنامج "اللوسترس"، كما استغرق ثلاثة أشهر من التشغيل باستخدام 8000 وحدة مُعالجة مركزية CPU تعمل بصورةٍ مُتزامنة، لو تم استخدام الحاسوب المنزلي العادي لإتمام هذه المهمة لاستغرقت منه عملية إجراء الحسابات أكثر من 2000 سنة.

بدأت المُحاكاة عند حوالي 12 مليون سنة بعد الانفجار العظيم - أي بدء الكون. عندما وصلت المحاكاة إلى يومنا هذا، تَمكّن العلماء من إحصاء أكثر من 41,000 مجرة داخل مُكّعب محاكاة الكون، والأهم من ذلك، أنّ البرنامج استطاع إظهار مجرات لولبية "حلزونية" كمجرّة درب التبانة، بالإضافة لمجراتٍ بيضوية الشكل. كما تمّ إعادة تمثيل البُنى المجرّية العملاقة كعناقيد المجرات والفُقاعات والفراغات الموجودة في الشبكة الكونية، وتمَّ أيضاً، على نطاقٍ صَغير، مُحاكاة لكيمياء المجرات المُنفردة.

بما أن الضوء يَعبر بسرعةٍ محددة، فهذا يعني أنه كلما نظر العلماء أبعد، كلما عادوا بالزمن إلى الوراء أكثر، فمثلاً مجرة تبعد مليار سنة ضوئية نراها كما كانت منذ مليار سنة. يُمكن للتلسكوبات، مثل هابل، أن تُعطينا مشاهد مُبكرة للكون من خلال النظر إلى مسافاتٍ أبعد، ومع ذلك، لا يُمكن للفلكيين استخدام هابل لمتابعة تطور مجرة واحدة مع مرور الوقت.

سيقوم الفريق بنشر فيديو عالي الوضوح يُظهر المُكونات المختلفة في المحاكاة، كما أنّه سيلقي الضوء على أمور مُختلفة ككثافة المادة المظلة وحرارة الغاز والكيمياء، بالإضافة إلى نشر فيديوهات صغيرة أخرى مُرفقة بالعديد من الصور، ويمكنكم متابعتها على الرابط التالي:http://www.illustris-project.org/

ترجمة: Bilal Najjar
مراجعة: Humam Betar & Mario Rahal
تصميم الصورة: Pipo Khalid

المصدر:
http://phys.org/news/2014-05-astronomers-realistic-virtual-universe.html

يمكنكم الاطلاع على الورقة البحثية المنشورة في مجلة Nature على الرابط التالي:
http://www.nature.com/nature/journal/v509/n7499/full/nature13316.html

الموقع الرسمي للمشروع:
http://www.illustris-project.org/

يمكنكم مشاهدة الفيديو التالي الذي يتحدث عن البحث:
http://www.youtube.com/watch?v=jx_64y7gA_k

‫#‏علم‬ ‫#‏فيزياء‬ ‫#‏فيزيائيون‬ ‫#‏كون‬ ‫#‏افتراضي‬ ‫#‏واقع_افتراضي‬ ‫#‏نموذج‬ ‫#‏محاكاة‬ ‪#‎Physics‬‪#‎Universe‬ ‪#‎Virtual‬ ‪#‎Reality‬ ‪#‎Simulation‬ ‪#‎Model‬