Süper şok edici: tüm "evren ağının" evren simülasyonu! Ve galaksiler arasındaki boşluğu ilk kez belirleyin
Kaliforniya Üniversitesi, Santa Cruz'daki gökbilimciler ve bilgisayar bilimcilerinden oluşan bir ekip, parlak sarı balçık küfünün büyüme modelinden esinlenerek, tüm evreni birbirine bağlayan kozmik ağ ipliklerini takip edebilen bir hesaplama yöntemi benimsedi. Araştırmasının sonuçları, ilk olarak galaksiler arasındaki boşlukta bulunan dağınık gaz ile kozmolojik teorinin öngördüğü büyük ölçekli kozmik ağ yapısı arasındaki ilişkiyi belirleyen Astrophysics dergisinde yayınlandı. Ana akım teoriye göre, Evren Büyük Patlama'dan sonra geliştikçe, madde büyük deliklerle ayrılmış birbirine bağlı liflerden oluşan bir ağa dağıtıldı.
Maddenin en yoğun olduğu kozmik ağ ipliklerinin kesişme noktalarında ve en yoğun alanlarında yıldızlar ve gezegenlerle dolu parlayan galaksiler oluşur. İki galaksi arasında uzanan yayılan hidrojen iplikçikleri temelde görünmezdir, ancak gökbilimciler bunlardan bazılarına bir göz atmayı başardılar. Bunların hepsi Physarum Polycephalum adı verilen daha düşük bir sümük küfüne benziyor. Bu küf genellikle çürüyen kütüklerde ve orman tabanında düşen yapraklar üzerinde büyür ve bazen çimenlerde süngerimsi sarı bir renk oluşturur. Kümeler.
Bununla birlikte, Phytophaga cephalosporium, bilim adamlarını şaşırtan uzun bir geçmişe sahip olan optimal dağıtım ağları oluşturma ve hesaplama açısından zor mekansal organizasyon problemlerini çözme yeteneğine sahiptir. Ünlü bir deneyde, bir balçık kalıbı, Tokyo çevresindeki şehirleri temsil eden gıda kaynaklarını birbirine bağlayan Japon demiryolu sisteminin düzenini kopyaladı. Santa Cruz, Kaliforniya Üniversitesi'nde astronomi ve astrofizik alanında doktora sonrası araştırmacı olan Joe Burcht, kozmik ağı büyük ölçekte görselleştirmenin bir yolunu arıyordu, ancak doktora sonrası bir bilgisayar araştırmacısı Oscar Elek, Phytophaga'ya dayalı bir algoritma kullanmayı önerdiğinde O sırada şüpheliydi.
Sonuçta, tamamen farklı güçler, kozmik ağın ve cıvık küfün büyümesini şekillendirdi. Ancak doğanın desenlerinden her zaman etkilenen Elek, Berlinli sanatçı Sage Jenson'ın vervet mantarını "biyolojik olarak yumuşatmasından" derinden etkilendi. Jenson, iki boyutlu sefalosporium modelini (orijinal olarak 2010 yılında Jeff Jones tarafından geliştirilmiştir) kullandığından, Elek ve arkadaşı (programcı Jan Ivanecky) modeli üç boyuta genişletti ve bir model oluşturmak için ek değişiklikler yaptı. Yeni bir algoritma, Monte Carlo Physarum Makinesi adını verdiler. Burcht, Elek'e Sloan Dijital Gökyüzü Araştırması'ndan (SDSS) 37.000 galaksiden oluşan bir veri seti sağladı.
Veri setine yeni algoritma uygulandığında sonuç oldukça ikna edici bir evrendir. Araştırmacı şöyle dedi: Bu bir tür Eureka anıydı. Cıvık kalıp modelinin gittiğimiz yol olduğuna inanmaya başladım, bu bir dereceye kadar bir tesadüf, ama tamamen değil. Balçık küfü, optimize edilmiş bir ulaşım ağı yarattı ve gıda kaynaklarını birbirine bağlamak için en etkili yolu buldu. Kozmik ağda, yapının büyümesi, belirli bir anlamda da optimal olan bir ağ üretir.Altında yatan süreçler farklıdır, ancak ürettikleri matematiksel yapı benzerdir.Orijinal ilhamla karşılaştırıldığında, bu modelin birkaç soyutlama seviyesi vardır.
Elbette, model sonuçları ile beklenen kozmik ağ yapısı arasındaki güçlü görsel benzerlik hiçbir şeyi kanıtlamaz.Araştırmacılar, modeli geliştirmeye devam ederken, modeli doğrulamak için çeşitli testler yaptılar. Şimdiye kadar, evrenin yapısının evriminin bilgisayar simülasyonları, galaksileri oluşturan büyük miktarda karanlık madde haleleri ve onları birbirine bağlayan iplikçikler dahil olmak üzere, karanlık maddenin geniş bir aralıktaki dağılımını gösteren kozmik ağın en iyi temsilini üretti. Karanlık madde görünmezdir, ancak evrendeki maddenin yaklaşık% 75'ini oluşturur Yerçekimi, sıradan maddenin karanlık maddenin dağılımını takip etmesini sağlar.
Burchett'in ekibi, Monte Carlo Chorionic Machine'i test etmek için Kaliforniya Üniversitesi, Santa Cruz Emeritus Fizik Profesörü Joel Primack ve diğerleri tarafından geliştirilen Bolshoi-Planck kozmolojik simülasyonlarından elde edilen verileri kullandı. Simülasyondan bir karanlık madde haleleri kataloğu çıkardıktan sonra, onları birbirine bağlayan tel ağı yeniden yapılandırmak için bir algoritma çalıştırıldı. Algoritmanın sonuçları ile ilk simülasyon sonuçları karşılaştırılırken yakın bir korelasyon bulundu. Balçık kalıp modeli temel olarak karanlık madde simülasyonundaki tel örgüyü kopyalar ve araştırmacılar simülasyonu model parametrelerinde ince ayar yapmak için kullanabilir.
450.000 karanlık madde halesinden başlayarak, evren simülasyonundaki yoğunluk alanıyla neredeyse mükemmel bir şekilde eşleşebilir. Gözlemlenen SDSS galaksilerinin özellikleri aynı zamanda balçık küf modeli tarafından tahmin edilen yıldızlararası ortamın gaz yoğunluğu ile de karşılaştırılır. Bir galaksideki yıldız oluşum aktivitesi, galaksi ortamının yoğunluğu ile ilişkili olmalıdır ve araştırmacılar beklenen korelasyonu gördüklerinde rahatladılar. Şimdi araştırma ekibi, 37.000 SDSS galaksisini birbirine bağlayan kozmik bir ağ tahmin yapısına sahip ve bu yapıyı test etmek için astronomik gözlemleri de kullanabiliyor. Bu amaçla, Hubble Uzay Teleskobu'ndan alınan evren spektrometre verilerinin kökeni kullanılmıştır.
Yıldızlararası gaz, içinden geçen ışık spektrumunda benzersiz bir soğurma sinyali bırakır ve yüzlerce uzak kuasarın ışığı, SDSS galaksisinin kapladığı alan hacmine nüfuz eder. Balçık kalıbı sayesinde kozmik ağın iplikçiklerinin nerede olması gerektiğini bize bildirin.O uzayda kuasar aramak ve gazın özelliklerini bulmak için Hubble Spektroskopi Arşivi'ne gidebiliriz. Benim modelimde, filamanı nerede görürsek görelim, Hubble spektrumu bir gaz sinyali gösterecek ve sinyal, filamanın ortasına doğru güçlenecek, ancak en yoğun alanda gaz daha yoğun olmalı. , Sinyal zayıfladı.
Bu da beklentilere uygundur, çünkü bu bölgelerdeki gazın ısıtılması hidrojeni iyonlaştırır, elektronları sıyırır ve absorpsiyon sinyalini ortadan kaldırır. Şimdi, bilim adamları ilk kez, kozmik ağ iplikçiklerinin uzak çevresinden gökada kümelerinin sıcak, yoğun iç kısımlarına kadar yıldızlararası ortamın yoğunluğunu ölçebiliyorlar. Bu sonuçlar, kozmolojik modelin öngördüğü kozmik ağın yapısını doğrulamakla kalmadı, aynı zamanda galaksileri oluşturan gaz rezervuarlarına bağlayarak galaksi evrimi anlayışımızı geliştirmemiz için bize bir yol verdi. Ve bu yaratıcı teknoloji ve beklenmedik başarısı, disiplinler arası işbirliğinin değerini vurgulayarak bilimsel konularda tamamen farklı bir bakış açısı ve uzmanlık getiriyor.
Brocade | Araştırma / Gönderen: Kaliforniya Üniversitesi, Santa Cruz
Referans dergisi "Astrophysics"
DOI: 10.3847 / 2041-8213 / ab700c
Brocade Park Bilim, Teknoloji, Bilimsel Araştırma, Popüler Bilim
Takip edin Bokeyuan Daha fazlasını görün Damei Universe Science
