Lumina Simulation রেকর্ড মাত্রায় প্রাথমিক মহাবিশ্বের মানচিত্র তৈরি করছে

মহাজাগতিক ভোরের জন্য নতুন রেফারেন্স মডেল

James Webb Space Telescope-এর পর্যবেক্ষণ মহাবিশ্বের প্রাচীনতম যুগগুলোকে বিজ্ঞানের আরও প্রত্যক্ষ সীমান্তে পরিণত করেছে। যে সময়গুলো একসময় সরাসরি পরিমাপের প্রায় বাইরে ছিল, এখন জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা সেই সময়কার গ্যালাক্সি ও গঠন দেখতে পারেন। এই সুযোগের সঙ্গে একটি কঠিন ব্যাখ্যামূলক সমস্যাও তৈরি হয়েছে: টেলিস্কোপ পর্যবেক্ষণ সরবরাহ করে, কিন্তু কোন তত্ত্ব সেগুলোকে সবচেয়ে ভালো ব্যাখ্যা করে তা নির্ধারণ করতে গবেষকদের ভৌতভাবে বিস্তারিত পূর্বাভাস প্রয়োজন।

Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian-এর একটি দল এই সংযোগ স্থাপনের উদ্দেশ্যে Lumina তৈরি করেছে। Monthly Notices of the Royal Astronomical Society-তে প্রকাশিত এই মডেল মহাবিশ্বের প্রথম দুই বিলিয়ন বছরে সাধারণ পদার্থ, dark matter এবং radiation-এর পারস্পরিক ক্রিয়া অনুসরণ করে। গবেষকদের মতে, এটি এখন পর্যন্ত তৈরি প্রাথমিক মহাবিশ্বের সবচেয়ে বড় ও বিস্তারিত simulations-এর একটি।

Webb, আসন্ন Nancy Roman Space Telescope এবং অন্যান্য পর্যবেক্ষণকেন্দ্রের তথ্য পরীক্ষা করার জন্য Lumina তৈরি করা হয়েছে। টেলিস্কোপে যা দেখা যায়, বিজ্ঞানীরা তা মডেলের পূর্বাভাসের সঙ্গে তুলনা করতে পারেন এবং মূল্যায়ন করতে পারেন যে মহাজাগতিক বিবর্তনের প্রচলিত ব্যাখ্যাগুলো তথ্যের সঙ্গে সামঞ্জস্যপূর্ণ রয়েছে কি না। অমিল দেখা গেলেই বর্তমান পদার্থবিদ্যা বাতিল হয়ে যাবে না; তবে কোথায় মডেল উন্নত করা দরকার বা কোথায় পর্যবেক্ষণ এখনও পুরোপুরি ব্যাখ্যাতীত কোনো ঘটনার ইঙ্গিত দিচ্ছে, তা শনাক্ত করা যেতে পারে।

Simulations কেন গুরুত্বপূর্ণ

আধুনিক জ্যোতির্বিজ্ঞান পর্যবেক্ষণ ও তত্ত্বের মধ্যে চলমান আদানপ্রদানের ওপর নির্ভর করে। জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা নক্ষত্র, গ্যালাক্সি এবং আকাশজুড়ে ছড়িয়ে থাকা পদার্থ থেকে আসা আলো পর্যবেক্ষণ করেন; আর ভৌত মডেল ব্যাখ্যা করে, মাধ্যাকর্ষণ, radiation এবং পদার্থ কীভাবে টেলিস্কোপে ধরা পড়া নিদর্শন তৈরি করবে। Supercomputers এই মডেলগুলোকে বৃহৎ পরিসরের পরিমাণগত পূর্বাভাসে রূপ দেওয়া সম্ভব করে।

প্রাথমিক মহাবিশ্বের ক্ষেত্রে এই প্রক্রিয়াটি বিশেষভাবে গুরুত্বপূর্ণ। প্রথম কয়েক বিলিয়ন বছরে পরিস্থিতি দ্রুত বদলেছে: মাধ্যাকর্ষণের প্রভাবে পদার্থ জমা হয়েছে, cosmic structure-এর কাঠামো গঠনে dark matter সাহায্য করেছে এবং গ্যালাক্সিগুলোর মধ্যবর্তী পদার্থের অবস্থা radiation প্রভাবিত করেছে। একটি কার্যকর simulation-কে এই সংযুক্ত প্রক্রিয়াগুলো একসঙ্গে পরিচালনা করতে হবে, গ্যালাক্সি গঠনকে বিচ্ছিন্ন ঘটনা হিসেবে দেখলে চলবে না।

এই আন্তঃসংযুক্ত বিবর্তন ধরাই Lumina-এর লক্ষ্য। এর ফলাফলে প্রায় 650 মিলিয়ন আলোকবর্ষ জুড়ে cosmic web-এর একটি rendering রয়েছে। এই ধরনের visualizations-এ সূক্ষ্ম তন্তুগুলো সেই বৃহৎ পরিসরের গঠন দেখায় যার মধ্য দিয়ে পদার্থ বিতরণ হয়েছে, আর ঘন অঞ্চলগুলো চিহ্নিত করে যেখানে পদার্থ জমা হয়েছে। তরুণ মহাবিশ্বে বদলে যাওয়া ভৌত অবস্থার ইঙ্গিত হিসেবে, helium যেখানে তার আধুনিক রূপে পরিবর্তিত হয়েছে সেই অঞ্চলগুলোকেও simulation অনুসরণ করে।

টেলিস্কোপের তথ্যকে পরীক্ষায় রূপ দেওয়া

Lumina-এর ব্যবহারিক ভূমিকা হলো তুলনা করা। একটি টেলিস্কোপ প্রাথমিক গ্যালাক্সির কোনো জনসংখ্যা, পদার্থের বণ্টন বা intergalactic medium-এ radiation-সংক্রান্ত কোনো সংকেত প্রকাশ করতে পারে। বর্তমান তত্ত্বের ভিত্তিতে তৈরি কোনো মডেল তুলনীয় পরিস্থিতিতে একই ধরনের বৈশিষ্ট্য তৈরি করে কি না, গবেষকেরা তা জানতে পারেন। মিল পাওয়া গেলে এই আস্থা বাড়ে যে মৌলিক অনুমানগুলো মহাজাগতিক ইতিহাসের গুরুত্বপূর্ণ অংশ ধারণ করছে। অমিলও সমানভাবে কার্যকর হতে পারে, কারণ তা দেখায় কোথায় আরও নিবিড় পর্যালোচনা দরকার।

প্রধান লেখক Oliver Zier, Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian-এর ITC fellow, বলেছেন Webb প্রাথমিক মহাবিশ্বকে astrophysics-এর বিশেষভাবে উত্তেজনাপূর্ণ সীমান্তে পরিণত করেছে। তাঁর বক্তব্য সরল: ক্রমশ সক্ষম হয়ে ওঠা যন্ত্রের জন্য এমন পূর্বাভাস দরকার যা তথ্যের বিস্তারিততার সঙ্গে পাল্লা দিতে পারে। যখন পর্যবেক্ষণ তরুণ মহাবিশ্বকে আরও বিস্তৃত পরিসর ও বিশদে অনুসন্ধান করতে পারে, তখন শুধু বিস্তৃত ধারণাগত মডেল যথেষ্ট নয়।

Roman পর্যবেক্ষণের আরেকটি উৎস যোগ করবে। Webb, Roman এবং অন্যান্য টেলিস্কোপ একসঙ্গে মহাজাগতিক ইতিহাসের একই বিস্তৃত সময়পর্বের ভিন্ন ভিন্ন দৃষ্টিভঙ্গি দিতে পারে। Lumina-এর মতো simulations গবেষকদের এই পরিমাপগুলোকে big bang-এর পর মহাবিশ্বের গঠন তৈরি এবং তা নিয়ন্ত্রণকারী নিয়ম নিয়ে প্রশ্নে রূপান্তরের জন্য একটি অভিন্ন ভৌত কাঠামো দেয়।

একটি সরঞ্জাম, চূড়ান্ত উত্তর নয়

একটি simulation-এর মূল্য মহাবিশ্বের কোনো একটি ব্যাখ্যাকে সম্পূর্ণ ঘোষণা করার মধ্যে নেই। বরং এর গুরুত্ব হলো অনুমানগুলো স্পষ্ট করা এবং এমন পূর্বাভাস তৈরি করা, যেগুলোকে অন্য গবেষণা চ্যালেঞ্জ করতে পারে। গবেষণা দলের মতে, Lumina বহু বছরের কাজের ফল এবং নতুন পর্যবেক্ষণ আসার সঙ্গে সঙ্গে এর ফলাফল ব্যবহার করার জন্য তৈরি।

প্রাথমিক-মহাবিশ্বের জ্যোতির্বিজ্ঞান দ্রুত এগিয়ে চলায় এটি গুরুত্বপূর্ণ হতে পারে। প্রতিটি নতুন পর্যবেক্ষণ পদার্থ ও radiation-এর বিবর্তন সম্পর্কে কোনো মডেলের ধারণাকে শক্তিশালী করতে পারে, গণনার সীমাবদ্ধতা প্রকাশ করতে পারে অথবা আরও তদন্তের যোগ্য কোনো অপ্রত্যাশিত বৈশিষ্ট্য সামনে আনতে পারে। প্রাথমিক cosmic time-এর দীর্ঘ পরিসরে সাধারণ পদার্থ, dark matter ও radiation-কে simulated করে Lumina জ্যোতির্বিজ্ঞানীদের এই প্রক্রিয়ার জন্য আরও বিস্তারিত ভিত্তি দেয়।

সাধারণ মানুষের কাছে simulation-এর visualizations হয়তো সবচেয়ে তাৎক্ষণিকভাবে আকর্ষণীয় ফলাফল: পরিবর্তিত পদার্থের তন্তু ও অঞ্চল এমন এক যুগকে দৃশ্যমান করে, যা সরাসরি দেখা যায় না। গবেষকদের কাছে আরও গুরুত্বপূর্ণ ফলটি পদ্ধতিগত। Lumina প্রাথমিক মহাবিশ্ব সম্পর্কে ধারণাগুলোকে এমন পূর্বাভাসে রূপ দেয়, যেগুলোর সঙ্গে প্রমাণের তুলনা করা যায়। এমন এক ক্ষেত্রে যেখানে নতুন টেলিস্কোপ দ্রুত পর্যবেক্ষণের সীমা বাড়াচ্ছে, মহাবিশ্ব আমাদের কী বলছে তা নির্ধারণে এই তুলনা কেন্দ্রীয় ভূমিকা রাখে।

এই নিবন্ধটি Phys.org-এর প্রতিবেদন অবলম্বনে তৈরি। মূল নিবন্ধ পড়ুন।