[ad_1]
کارلوس فرانک در دهه های 1980 و 1990 او بر روی گردآوری اولین نظریه های ماده تاریک کار کرد. او فکر می کند که این نظریه مدت زیادی دوام نخواهد آورد. در اینجا، “سرد” به ذراتی اطلاق می شود که با سرعت نسبتا پایین قابل مشاهده هستند. او و همکارانش قبلاً نظریه تاریکی داغ و سریع را آزمایش کرده بودند. طبق این نظریه، ماده تاریک از ذراتی مانند نوترینوها تشکیل شده است. اما این احتمال به سرعت از بین رفت. در عوض، نظریه تاریکی سرد به مدت دو دهه به مدل استاندارد برای ستاره شناسان تبدیل شد.
اکنون فرانک، اخترشناس دانشگاه دورهام در بریتانیا، در تلاش است تا نواقص نظریه سرما را دوباره کشف کند. او امیدوار است با شبیه سازی جدید خود به سؤالات بی پاسخ در تئوری پاسخ دهد. او گفت: «علم به این شکل عمل می کند. یکی از رویاهای من امروز این است که تئوری هایی را که در گذشته انجام می دادم رد کنم.
فرانک و همکارانش در دانشگاه دورهام و هلسینکی فنلاند بخش اول شبیه‌سازی کامپیوتری دنیای تاریک را به پایان رساندند. این پروژه که Simulation Beyond the Local World یا SIBELIUS نام دارد توسط استوارت مک آلپاین و سل ساوالا اعتقاد بر این است که این دو قبلا در دورهام با فرانک همکاری کرده بودند.
تحقیقات آنها فقط در مورد شبیه سازی داستان های تاریک نیست. کهکشان ها نیز بر اساس کهکشان راه شیری و خانه ما بر روی زمین مدل سازی و مدل سازی شده اند. تحقیقات آنها در ماه گذشته منتشر شد. “این اولین تلاش برای شبیه سازی کهکشان ما در جهان است، با ساختاری که من می شناسم. از جمله گروه‌های کما و اسپک.
ماهیت کیهانی ده ها میلیون سال نوری یا بیشتر از زمین برای درک تجمع و تکامل کهکشان راه شیری در طی میلیاردها سال ضروری است. این ویژگی ها می تواند بر دیدگاه فیزیکدانان در مورد سرعت انبساط جهان تأثیر بگذارد. فرانک و تیمش امیدوارند که شبیه سازی آنها ابزار مفیدی برای حل این سوالات مهم باشد و اگر به این سوالات پاسخ ندهند به این معنی است که نظریه ماده تاریک اکنون بسیار مشکل ساز شده است.
تلاش‌های اخیر نظریه‌پردازان، از جمله خود فرانک، به شبیه‌سازی بخش‌های بزرگی از کیهان تنها با آمارهای مشابه آماری با دنیای واقعی، محاسبه تعداد کهکشان‌ها و خوشه‌های کهکشانی یا تمرکز بر کهکشان راه شیری اختصاص یافته است. اما هنوز چیزهای زیادی برای یادگیری از اطراف کهکشان وجود دارد.
ستاره شناسان در حال نقشه برداری از کهکشان راه شیری و رصد کهکشان های ماهواره ای کوچک، مانند کهکشان راه شیری ماژلانی هستند که به دور کهکشان راه شیری می چرخند. آنها چندین دهه است که کهکشان ها و دیگر اجرام مجاور را گروه بندی می کنند. چارلز مسیحادر سال 1781، ستاره شناسان فرانسوی اولین صورت فلکی سنبله را در صورت فلکی به همین نام کشف کردند.
سیبری مجموعه ای بسیار پیچیده؛ زیرا مبتنی بر رصد مؤثر مجاورت کیهانی است و در واقع هدف آن بازسازی جغرافیای محلی کهکشان راه شیری است. شبیه سازی را تعریف کنید سیبری این کامل است و قادر به شبیه سازی فضای سه بعدی، یک طرف با حداکثر 3.3 میلیارد سال نوری است. در این جهان مجازی کهکشان راه شیری در مرکز کیهان و کهکشان آندرومدا درست در کنار آن قرار دارد.
SIBELIUS یک دسته از “تمرین محدود” است. یعنی شبیه سازی های این سری و دیگر کهکشان های محلی باید مطابق با آنچه در دنیای واقعی می دانیم باشد. با نقشه برداری از این داده ها، محققان می خواهند به زمینه وسیع تری که در آن مناطق نشان دهنده کل جهان هستند یا اینکه قوانین خاصی وجود ندارد نگاه کنند. در جهان اشتباه، ممکن است کهکشان‌های کمتر یا بیشتر از حد انتظار وجود داشته باشد.
در مرکز شبیه سازی کهکشان راه شیری و نزدیکترین همسایه، کهکشان آندرومدا (M3) قرار دارد.
اکثر فیزیکدانان معتقدند که تاروپودهای بزرگ پنهان شده توسط اجرام تاریک ساختار کهکشان را متحد می کنند. در برخی از شبیه سازی های SIBELIUS، مواد تیره بیشتری نسبت به سایر شبیه سازی ها وجود دارد. در این شبیه سازی، ماده تاریک به یک جرم کوچک می شود و سپس رشد می کند. فرانک و همکارانش نحوه رشد کهکشان‌ها و توده‌ها را مدل‌سازی کردند و سپس رویدادهای این شبیه‌سازی را با پدیده‌های دنیای واقعی مقایسه کردند.
مایک بولان کولچین، یک ستاره شناس در دانشگاه تگزاس در آستین، تحقیقاتی در مورد شبیه سازی ماده تاریک و کهکشان ها انجام داده است. او این وضعیت را با کسی مقایسه می‌کند که کلان‌شهرهای فعلی را برمی‌شمرد و سپس دیدگاه دقیق‌تری از تاریخ به هم پیوسته آنها و جاده‌های بین کلان‌شهرها ایجاد می‌کند. او می گوید:
برای مثال، فرض کنید تعداد زیادی از شهرهای بزرگ ایالات متحده را می شناسید. اما اگر بدانید این شهرها چگونه با یکدیگر مقایسه شده اند و جغرافیای آنها را بدانید، می توانید با تاریخچه و نحوه شکل گیری آنها بیشتر آشنا شوید.
کلچین در مورد تاریخچه کهکشان راه شیری نیز گفت که مایلیم بدانیم تاریکی و دیگر کهکشان های آن سوی کهکشان چگونه گذشته آن را نشان می دهند. دستیابی به توزیع مشخصی از کهکشان اطراف چقدر مهم است؟ ویژگی های کهکشان راه شیری چقدر مشترک هستند و چگونه با محیط های بزرگتر ارتباط دارند؟ با این شبیه سازی ها می توان به تمامی این سوالات پاسخ داد.
ستاره شناسان تلسکوپ های خود را بر روی نزدیک ترین نقاط زمین متمرکز می کنند. زیرا آنها می توانند سیارات و کهکشان های این مناطق را با جزئیات بیشتری مطالعه کنند. اما گاهی اخترشناسان در محاسبه مربع کهکشان هایی که به نظریه تاریکی نزدیک هستند دچار مشکل می شوند. به عنوان مثال، مدل‌های اولیه پیش‌بینی می‌کردند که کهکشان‌های نزدیک بیشتری در دنیای واقعی وجود دارند که به آنها «ماهواره‌های گمشده» می‌گویند.
توده ای از ماده تاریک دارای جاذبه کافی برای نگه داشتن گاز تشکیل دهنده یک ستاره و یک کهکشان است. اما مشکل این است که شبیه‌سازی‌ها توده‌های بزرگ و چرخشی از ماده تاریک را تولید می‌کنند که شبیه چیزهای تاریک کهکشان‌های ماهواره‌ای است. اما به نظر می رسد که آنها شریک واقعی ندارند. به این می گویند “خیلی بزرگ”. زیرا تصور می شود حباب های بزرگ تاریکی آنقدر بزرگ هستند که تشکیل کهکشان در ذهن آنها غیرممکن است.
چالش سوم از این واقعیت ناشی می شود که کهکشان های ماهواره ای در اطراف کهکشان راه شیری و آندرومدا تمایل دارند در یک صفحه در مدار باشند و در همه جا پراکنده نیستند. این چیزی است که فیزیکدانان پیش بینی کرده اند. به طور کلی، مشکلات کیهانی دیگری وجود دارد که فرانک و همکارانش به دنبال حل آن هستند. ستاره شناسان از انفجار ابرنواخترهای مجاور و سایر پدیده های محلی برای اندازه گیری سرعت انبساط جهان و تأثیر آن بر پاسخ های مختلف استفاده می کنند. اگر مدل ماده تاریک درست باشد، باید بین مشاهدات گذشته و حال تفاوتی پایدار ایجاد شود.
شبیه سازی هایی مانند SIBELIUS می تواند به حل این مشکلات کمک کند. موقعیت کهکشان در تاروپود کیهانی ماده تاریک ممکن است بر اندازه گیری سرعت انبساط کیهان تأثیر بگذارد. بنابراین این سوال پیش می آید که اگر مجرای شیر در یک حفره از این بافت تارو باشد چه اتفاقی می افتد؟ کهکشان راه شیری مانند یک دهکده بین مناطق تاریک است.
اگر تمام بخش‌هایی از کیهان که در آن بودیم ظاهر نمی‌شدند، اندازه‌گیری‌های سرعت جهان ما نادرست بود. گفتی گفتی پریاموادا نتاراجانکهکشان راه شیری ممکن است در ناحیه ای با مدار قوی از ماده تاریک یا در ناحیه ای با چگالی کم واقع شده باشد. او اضافه کرد:
نکته جالب در مورد این شبیه سازی این است که می توانیم به این سوالات پاسخ دهیم: آیا موقعیت های ما عمومی است یا خاص؟ انتشار داستان ها در اطراف ما چقدر رایج است؟ سربالایی هستیم یا سراشیبی؟
گفتی گفتی منبع جنیهنگامی که ستاره شناسان در Astrophysique Spatiale در اورسی، فرانسه، کهکشان قابل مشاهده را با چیزی که در یک شبیه سازی می بینیم مقایسه کردند، ما باید نهشته سیب را با نهشته سیب مقایسه کنیم. منابع در طراحی شبیه‌سازی مشابهی به نام CLONE که بر کهکشان‌های صورت فلکی سنبله متمرکز است، نقش دارند. او گفت: «اگر گروه ها سابقه یکسانی نداشته باشند یا در یک محیط نباشند، قابل مقایسه نیستند.
فرانک و تیمش چندین آزمایش اولیه را بر روی کامپیوترهای با وضوح پایین انجام دادند. اما زمان محدود به استفاده از ابررایانه ها مانند تلسکوپ است. آنها فقط یک فرصت برای اجرای شبیه سازی خود دارند که به میلیون ها ساعت زمان محاسباتی روی هزاران هسته کامپیوتر نیاز دارد. اما بر اساس نتایج شبیه سازی، آنها دریافتند که منطقه اطراف کهکشان راه شیری غیر طبیعی است.
در واقع، ما در یک منطقه کیهانی با کمتر از میانگین تعداد کهکشان ها زندگی می کنیم. اما هنوز خوشه‌های کهکشانی زیادی در جهان وجود دارند که بزرگتر از میانگین تعداد کهکشان‌ها هستند. در نتیجه، محل زندگی ما مانند زندگی در شهری کم ارتفاع مانند لس آنجلس است که کوه ها در دوردست هستند.
فرانک و بویلان کولچین بر این باورند که اگر کهکشان راه شیری نمونه عجیبی باشد، می تواند به توضیح برخی از اسرار تاریکی کمک کند. اگر در یک منطقه تکه تکه شده از جهان بودیم، می‌توانستیم بفهمیم که چرا اندازه‌گیری‌های محلی ما از نرخ رشد کیهان با آنچه از اندازه‌گیری‌های دور زمین انتظار داریم متفاوت است.
علاوه بر این، اگر کهکشان ما در منطقه ای نامنظم از کیهان واقع شده باشد، می توانیم عناصر عجیبی از کهکشان های ماهواره ای را ببینیم. شاید این ماهواره ها به طور خاص در کهکشان راه شیری در مدار بوده اند. به عبارت دیگر، اگر محیط عجیبی در اطراف کهکشان راه شیری وجود داشته باشد; یعنی نظریه ماده تاریک اکنون از این چالش ها جان سالم به در برده است.
با وجود تمام فرضیات، شبیه سازی SIBELIUS هنوز جای پیشرفت دارد. علاوه بر این، اگر مدل کهکشانی از متغیرهای آب برای ردیابی ابرهای گازی که ستاره ها و کهکشان ها را تشکیل می دهند استفاده کند، ممکن است منبع بهتری باشد. بنابراین، کهکشان ها به طور طبیعی در توده های ماده تاریک شکل می گیرند که می تواند برای بررسی دقیق ماده تاریک مفید باشد.
فرانک و تیمش می خواهند این کار را انجام دهند. با این حال، آنها باید زمان بیشتری را در این ابر رایانه صرف کنند. اکنون فرانک از این شبیه سازی ها برای بررسی مشکل مدل تاریک استفاده می کند. او گفت: «اگر این نظریه اشتباه است، می‌خواهم آن را ثابت کنم.
[ad_2]
