البدء بأكبر محاكاة كونية على الإطلاق في بريطانيا.. ماذا سينتج عنها؟

أجرى فريق بحثي دولي بقيادة علماء من جامعة دورهام البريطانية المحاكاة الحاسوبية الأكبر في تاريخ العلم إلى الآن، والتي صممت لفهم البناء الكبير للكون، وقد تساهم في تحقيق فهم أفضل للعلماء عن أصول كوننا ومستقبله.

وتم توثيق هذا الإنجاز في 3 ورقات بحثية نشرت في دورية “مانثلي نوتيسز” التابعة للجمعية الفلكية الملكية، الأولى تصف الطرق المستخدمة، والثانية تعرض عمليات المحاكاة، والثالثة تدرس مدى نجاح عمليات المحاكاة في إعادة إنتاج البنية واسعة النطاق للكون.

ما هي المحاكاة الحاسوبية؟

المحاكاة الحاسوبية الفلكية نماذج أو خوارزميات تستخدم المعادلات الرياضية والقوانين الفيزيائية المتاحة لدى العلماء، لمحاكاة سلوك وتطور الأجرام والظواهر الفلكية، وهي من أهم أدوات العلماء في هذا النطاق إلى جانب المراصد الفلكية بأنواعها.

وعمليات المحاكاة الحاسوبية مفيدة للعلماء بشكل خاص في علم الكونيات، لأنها يمكن أن تساعدهم في اختبار عدد من النظريات والفرضيات بشأن أصل الكون وبنيته وتطوره، ومقارنتها بملاحظات التلسكوبات والأقمار الصناعية.

كذلك يمكن لهذا النوع من نماذج المحاكاة القيام بتنبؤات بشأن مستقبل الكون، مثل معدل توسعه ومصيره، إلى جانب استكشاف السيناريوهات والظواهر التي يصعب أو تستحيل مراقبتها بشكل مباشر، مثل تكوين النجوم الأولى، وتأثيرات المادة المظلمة والطاقة المظلمة، والتفاعلات بين المجرات والثقوب السوداء، ويمكن للمحاكاة الحاسوبية في هذا السياق إنتاج صور ورسوم متحركة واقعية للكون.

ما الجديد في محاكاة جامعة دورهام؟

أجريت المحاكاة الجديدة في حاسوب فائق بجامعة دورهام سمي “كوزما 8” بتكلفة تجاوزت 10 ملايين دولار، ويعمل الحاسوب بكفاءة بأكثر من 30 ألف وحدة معالجة مركزية، ولغرض التقريب فإن هذا الحاسوب يمتلك قدرة تعادل 17 ألف حاسوب منزلي.

قبل إجراء هذه المحاكاة الجديدة -التي سميت “فلامنغو”- كانت عمليات المحاكاة الحاسوبية المستخدمة تتتبع فقط المادة المظلمة، وهي جانب يمثل نحو 27% فقط من تركيب الكون، لكن المحاكاة الجديدة تضيف الطاقة المظلمة (68% من تركيب الكون) والمادة العادية (5% من تركيب الكون)، إلى جانب المادة المظلمة.

تستخدم المحاكاة الجديدة 300 مليار عنصر دقيق، كل منها يمثل كتلة مجرة صغيرة في حجم مكعب تبلغ حوافه 10 مليارات سنة ضوئية.

ويعتقد الباحثون من جامعة دورهام أن نواتج المحاكاة الجديدة ستمثل نقلة في علم الكونيات، خاصة حينما تقارن بنتائج مهام فضائية مثل تلسكوب إقليدس الفضائي الذي أطلقته مؤخرا وكالة الفضاء الأوروبية، ومرصد جيمس ويب الفضائي التابع لوكالة الفضاء والطيران الأميركية (ناسا)، فإذا وجدت اختلافات بين النتائج وجّه ذلك العلماء إلى نقاط جديدة في البحث العلمي في علم الكونيات.