نقشه نقشه تاروپود ماده تاریک اطراف راه شیری را تهیه کردند – زومیت

کارلوس فِرَنک در دهه‌های ۱۹۸۰ و ۱۹۹۰ روی مجموعه‌های اولین نظریه‌های ماده تاریک سرد کار می‌کرد. او تصور می‌کرد این نظریه را دوام نمی‌آورد. در اینجا، «سرد» به ذرات نامرئی با سرعت نسبتاً کم اشاره می کند. و و همکارانش قبلاً نظریه‌ی ماده تاریک و سریع را آزمایش کرده بودند. این نظریه ماده تاریک از ذراتی مانند نوترینو ساخته شده است. اما این احتمال هم به‌سرعت حذف شد. درعوض، نظریه‌ی ماده تاریک سرد به‌مدت دو دهه به مدل استاندارد اخترفیزیک‌دان‌ها تبدیل شد.

حالا فِرَنک، اخترفیزیکدان دانشگاه دوره ام بریتانیا، تلاش می‌کند خطاهای موجود در نظریه‌ی مانشگهه‌های دوره‌ام بریتانیا، تلاش می‌کند خطاهای موجود در نظریه‌های منشتریک سرندا سنا سنا. او امیدوار است با شبیه‌سازی جدیدش پرسش‌های بی‌پاسخ در زمینه‌های تئوری را پاسخ دهد. او می‌گوید: «علم به این کار می‌کند. یکی از آرزوهای امروز من از نظریه‌ای است که در گذشته روی آن کار کردم. »

فِرَنک و همکارانش در دانشگاه دورهام و هلسینکی فنلاند به‌تازگی اولین بخش از شبیه‌سازی کامپیوتری جهان در دانش‌گام. این پروژه که شبیه‌سازی آن سوی جهان محلی یا SIBELIUS نامیده می‌شود، به رهبری استوارت مک‌آلپاین و تیل ساوالا اجرا شده است که هر دو در گذشته با فِرَنک در دوره‌ام همکاری کرده‌اند.

پژوهش آنها فقط شامل شبیه سازی ماده تاریک نیست. بلکه کهکشان‌ها را نیز مدل‌سازی و تصویری سه‌بعدی می‌دانند و از راه شیری و خانه‌مان در جهان ایجاران دقیق می‌کنند. بیا، بیا، اوه، بیا. فِرَنک با اشاره به توده های عظیم کهکشانی میگوید: «این اولین تلاش برای شبیه سازی کهکشانمان در جهاس کهکشانمان در جهاس کهکشانمان در جهاس کهکشانمان در جهان محساو یشهکشانمان در جهان محبان یشهانمان. ازجمله خوشه‌ی کما و خوشه‌ای سنبله.»

شاخص های کیهانی که ده هامیلیون سال نوری یا بیشتر با زمین فاصله دارند، برای درک ادغام و توسعه لهاررشیری. این شاخصه‌ها می‌توانند بر فیزیک‌دان‌ها درباره سرعت انبساط جهان تأثیر بگذارند. فرنک و تیم او امیدوارند شبیه سازیهایشان ابزار مفیدی برای حل این پرسشهای مهم باشند و اگر به این پرسشها پاسخ دهند، بدینمعنی است که نظریه های ماده فعلی تاریک با مشکلاتی همراه هستند.

نظریه های گذشته خودپردازان، ازجمله فرنک به شبیه سازی بخش عظیمی از جهان است که تنها از نظر آماری به جهان واقعی شبیه بوده اند و تعداد کهکشانها و خوشه های کهکشانی را محاسبه می کنند یا بر روی کهکشان راه شیری بودند. اراف کهکشان وجود دارد.

ستاره شناسان نقشهای از اطراف راه شیری را تهیه و کهکشانهای ماهوارهای ماژ مثل ابر ماژلانی بزرگ را رصد کرد که مشابه مدار ماه به زمین به دور راه شیری میچرخد. آنها به مدت ده‌ها سال خوشه‌های کهکشانی و دیگر اجراهای همسایه‌ای آن را دسته‌بندی کردند. چارلز مسیه، ستاره‌شناس فرانسوی، در سال ۱۷۸۱ برای اولین بار خوشه‌ای ویرگو (سنبله) را در صورت فلکی به همین اسم کشف کرت کلکی به همین اسم.

سیبلیوس مجموعه پیچیده‌تری است؛ زیرا عامل مشاهدات مجاورت کیهانی ساخته شده است و در واقع، هدف آن بازسازی مکانی است کهکشسات جغرافیای محلی کهکشارا. مجموعه شبیه سازی سیبلیوس جامع است و می‌تواند فضای سه‌بعدی را شبیه‌سازی کند که یک سمت آن را به ۳/۳ میلیون سال نوری می‌رسد. در این کیهان مجازی، راه شیری در مرکز جهان و کهکشان آندرومدا در مجاورت آن قرار دارد.

SIBELIUS از نوع «پیاده‌سازی محدود» است. یعنی شبیه‌سازی‌های این مجموعه و سایر کهکشان‌های محلی باید منطبق با دانسته‌هایمان در جهان واقعی باشند. پژوهشگران می‌خواهند با نقشه‌برداری از این داده‌ها، در زمینه‌های گسترده‌تر بینند که این منطقه در این منطقه قرار دارد که در این منطقه قرار دارد. در جهان بی‌قاعده، ممکن است تعداد بیشتر یا کمتر از میزان موردانتظار، کهکشان در محیط اطراف وجوه داشن باشد.

در مرکز شبیه سازی، کهکشان راه شیری و نزدیکترین همسایه آن، کهکشان آندرومدا (M3) قرار دارند.

مجموعه فیزیک‌دانان معتقدند تاروپودهای عظیم و مخفی ماده تاریک عامل کنارهم قرارگرفتن ساختارهای کهکشانی هستند. در برخی از نقاط شبیه سازی SIBELIUS، ماده تاریک بیشتر از نقاط دیگر وجود دارد. در این شبیه‌سازی، ماده تاریک به‌صورت توده‌هایی جمع می‌شوند و سپس رشد می‌کنند. فِرَنک و همکارانش چگونه می‌سازند کهکشان‌ها و تهکشان‌ها و رشد توده‌ها را مدل‌سازی می‌کنند و سپس این‌ها را شبیه‌سازی می‌کنند و سپس اتفاقاتی شبیه به هنکارین می‌دهند.

مایک بولان کولچین، اخترفیزیکدان دانشگاه آستین تگزاس، پژوهشی در زمینه های شبیه سازی ماده تاریک و کهکشان ها انجام شده است. وی این موقعیت را به صورت شخصی تشبیه می کند که کلانشهر اندازه های کنونی را می شمرد و سپس چشم انداز دقیق تر و سپس چشم انداز دقیق تر از تارنهاهاریخیخهاوانهاریخ.

برای مثال، تعداد شهرهای بزرگ ایالات متحده آمریکا را نام ببرید. اما اگر بدانید این شهرها درمقایسه با یکدیگر در چه نقاطی قرار دارند و جغرافیای آنها را بشناسید می توانید بیشتر درباره تاریخ و نحوه شکل گیری آنها را یاد بگیرید.

کولچین درباره تاریخچه کیهان کهکشان راه شیری هم می‌گوید که می‌خواهم بدانیم ماده تاریک و دیگر کهکشان‌ها و آن هانها و آن‌ها. دسته‌بندی به مشخصه‌هایی از کهکشان‌های اطراف چقدر مهم است؟ ویژگی‌های مشخص راه شیری چقدر متداول هستند و چقدر به محیطی در خطر بزرگ‌تر ربط دارند؟ تمام این پرسش‌ها را می‌توان با این شبیه‌سازی‌ها پاسخ داد.

ستاره‌شناسان تلسکوپ‌های را روی نزدیکترین بخش‌های جهان خود می‌کنند. زیرا می‌توان ستاره‌ها و کهکشان‌های این مناطق را با جزئیات بیشتر بررسی کرد. اما اخترفیزیک‌دانان گاهی اوقات در تعداد جمعیت مجاورت کهکشانی با نظریه‌های ماده تاریک مشکل می‌شوند. برای مثال، مدل‌های اولیه پیش‌بینی می‌سازند که مجاورهای بیشتر در جهان واقعی وجود دارند که به هواد مارند که باومار هوار مارند که بهوام می‌شوند.

توده های مواد تاریک از کشش گرانشی کافی برای جمع آوری گازهای تشکیل دهنده ستاره ها و کهکشان ها برخور هستند. باوجوداین، مشکل این است که شبیه‌سازی‌ها به تولید توده‌های مواد تاریک چرخان و زهارگی می‌انجامن و هارگی می‌انجامن و هارگی می‌انجامن نهارن می‌پردازند. اما به نظر نمی‌رسد همتای جهان واقعی داشته باشند. این موضوع «بیش‌ازحد بزرگ» نامیده می‌شود. زیرا تصور می‌شود حباب‌های عظیم ماده تاریک به‌قدری سنگین هستند که ممکن است در دل آن‌ها شکل بگیم را بکشند.

چالش سوم از این حقیقت سرچشمه می گیرد که ماهواره های اطراف راه شیری و آندرومدا احتمالاً روی یک صفحه میچرخند و همه جا منتشر نشده است; یعنی آن چیزی که فیزیک‌دانان ماده تاریک پیش‌بینی کرده بودند. به‌طورکلی، مسائل کیهان‌شناسی دیگران هم وجود دارند که فِرَنک و همکارانش به‌دنبان حل آن‌ها حسند هستند. ستاره‌شناسان از انفجارهای سوپرنوای مجاور و سایر پدیده‌های محلی برای اندازه‌گیری سرعت اندازه‌گیری سرعت انبساط جهالمرنرنرنرنبنرنبأثینب درصورتی‌که مدل‌های مواد تاریک صحیح باشند، باید راه حلی برای اختلاف پایدار بین مشاهدات گذشته و حال جهادات گذشته و حال شهو باشد.

شبیه سازی‌هایی مثل SIBELIUS می‌توانند به حل مشکلات یاد شده کمک کنند. ممکن است موقعیت قرارگرفتن کهکشانی در تاروپود کیهانی ماده تاریک بر اندازه گیری هرای سرعت انبساط جهان تتن درنتیجه این پرسش می‌شود که اگر شیری در یکی از حفره‌های این تار و پود باشد، چه اتفاقی رخ می‌دهد؟ شاید هم راه شیری مانند روستایی بین کلان شهرهای ماده تاریک باشد.

اگر بخشی از جهان که ما در آن قرار داریم، واقعاً نماینده کل آن نیست، اندرزه‌گیری‌هایمان دربارنارنانانانانانانان به گفته ای پریاموادا نتاراجان، اخترفیزیکدان دانشگاه ییل و کارشناس ماده تاریک، کهکشان راه شیری ممکن است در منطقه نسبتاً پرتراکن مارا باشد.

نکته جالب این شبیه سازی آن است که می توانم به این پرسش پاسخ دهیم: جایگاه ما متداول یا چیزهای خاص است؟ تولید ماده‌ای اطراف ما چقدر رایج است؟ اوه بیا. اوه، نکن. اوه، بیا.

مقالات مرتبط:

به گفته ای جنی سورس، اخترفیزیک‌دان مؤسسه‌ی Astrophysique Spatiale در اورسی فرانسه، هنگام مقایسه‌هایی کهکشان‌های رصدشده در شبیه‌ساسزبی سورس یکی از دست‌اندرکاران طراحی شبیه‌سازی مشابه به نام CLONE است که بر روی فلکی ویرگوهای مختلف انجام می‌شود. او بیان می‌کند: «اگر خوشه‌ها تاریخچه‌ای یکسانی ندارند یا در محیط یکسانی نباشند، نمی‌توانم آن‌ها را نمی‌توانم آن‌ها هستم.

فِرَنک و تیمش آزمایش‌های اولیه متعددی با کامپیوترهای تفکیک پایین انجام شد. اما زمان برای استفاده از ابرکامپیوترها مانند تلسکوپی ها محدود است. آنها تنها یک بار برای اجرای شبیه سازی خود را پیدا کردند که به میلیون ها نفر رسیدند. اما نتایج شبیه سازی، در اطراف راه شیری غیرمعمولی به نظر می‌رسد.

در واقع، ما در منطقه‌ای کیهانی با تعداد کمتر از میانگین کهکشان زندگی می‌کنیم؛ اما تعداد زیادی از خوشه‌های کهکشانی در جهان وجود دارند که تعداد آن‌ها بیشتر است. درنتیجه، محل زندگی ما مانند زندگی در شهری کم‌ارتفاع مثل لوس‌آنجلس است که رشته‌کوه‌هایی در دوردست‌ها است.

فِرَنک و بویلان کولچین معتقدند اگر راه شیری نمونه‌های عجیبی باشد، می‌توان به توصیف برخی از رازهای ماردک کاارندک. اگر ما در منطقهای پراکنده از جهان باشیم، میتوانیم بفهمیم چرا اندازهگیریهای محلی درباره سرعت انبساط جهان با آنچه از اندازهگیریهای جهان دوردست انتظار داریم، تفاوت دارند.

افزون‌براین، اگر ما در منطقه‌های بی‌قاعده‌ای از جهان قرار داشته باشیم، می‌توانم ترکیب‌های عجیب و غریبی داشته باشم. شاید این ماهواره‌ها به شکلی خاص به مدار راه شیری کشیده‌اند. به بیان دیگر، اگر اطراف راه شیری محیطی عجیب باشد. یعنی نظریه ماده تاریک فعلا از این چالش‌ها جان سالم به‌در می‌برد.

با وجود تمام فرضیه‌ها، شبیه‌سازی SIBELIUS هنوز جای پیشرفت دارد. همچنین، اگر مدل شکلگیری کهکشانی از تغییرات سیال برای دنبالکردن ابرهای گازی تشکیاره‌ها کهکشانها استفاده می‌کنند نمی‌توانند به منبع بهتری تبدیل شوند. بدین‌ترتیب، کهکشان‌ها طبیعتاً در توده‌های مواد تاریک به‌وجود می‌آیند که می‌توان آن را بررسی کرد.

فِرَنک و تیمش می‌خواهند دقیقاً این کار را انجام دهند. گرچه به زمان محاسباتی بیشتر در ابرکامپیوتر نیاز دارند. درحال‌حاضر، فِرَنک از شبیه‌سازی‌های یادشده برای بررسی مشکلات مربوط به مدل ماده تاریک سرد استفاده می‌کند. او میگوید: «اگر این نظریه اشتباه باشد، می‌خواهم کسی باشد که آن را ثابت کند.»