Lumina Simulation ने विक्रमी प्रमाणात प्रारंभिक विश्वाचा नकाशा तयार केला

कॉस्मिक डॉनसाठी नवे संदर्भ मॉडेल

James Webb Space Telescopeच्या निरीक्षणांमुळे विश्वाच्या आद्य युगांचा अभ्यास विज्ञानाच्या अधिक प्रत्यक्ष सीमारेषेवर आला आहे. पूर्वी थेट मोजमापाच्या जवळपास पलीकडे असलेल्या काळातील आकाशगंगा आणि संरचना आता खगोलशास्त्रज्ञ पाहू शकतात. या संधीमुळे एक कठीण अर्थ लावण्याची समस्या देखील निर्माण झाली आहे: दुर्बिणी निरीक्षणे देतात, परंतु कोणते सिद्धांत त्यांचे सर्वोत्तम स्पष्टीकरण करतात हे ठरवण्यासाठी संशोधकांना भौतिकदृष्ट्या सविस्तर अंदाजांची गरज असते.

Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonianच्या एका पथकाने हा दुवा उपलब्ध करून देण्यासाठी Lumina हे simulation विकसित केले आहे. Monthly Notices of the Royal Astronomical Societyमध्ये प्रकाशित झालेले हे मॉडेल विश्वाच्या पहिल्या दोन अब्ज वर्षांतील सामान्य पदार्थ, dark matter आणि radiation यांच्यातील परस्परसंवादाचा मागोवा घेते. आतापर्यंत तयार करण्यात आलेल्या प्रारंभिक विश्वाच्या सर्वांत मोठ्या आणि सविस्तर simulationsपैकी हे एक असल्याचे संशोधक सांगतात.

Webb, आगामी Nancy Roman Space Telescope आणि इतर वेधशाळांच्या निरीक्षणांसाठी Lumina हे चाचणी व्यासपीठ म्हणून तयार करण्यात आले आहे. दुर्बिणींना दिसणाऱ्या गोष्टींची तुलना मॉडेलच्या अंदाजांशी करून स्थापित विश्वविकासाच्या व्याख्या डेटाशी सुसंगत आहेत की नाही, याचे शास्त्रज्ञ मूल्यांकन करू शकतात. विसंगती आढळली म्हणून विद्यमान भौतिकशास्त्र आपोआप चुकीचे ठरत नाही; मात्र मॉडेलमध्ये सुधारणा कुठे आवश्यक आहे किंवा निरीक्षणे अद्याप पूर्णपणे स्पष्ट न झालेल्या घटनांकडे कुठे निर्देश करतात, हे ओळखता येऊ शकते.

Simulations का महत्त्वाची आहेत

आधुनिक खगोलशास्त्र निरीक्षण आणि सिद्धांत यांच्यातील सातत्यपूर्ण देवाणघेवाणीवर अवलंबून आहे. तारे, आकाशगंगा आणि आकाशभर पसरलेल्या पदार्थातून येणाऱ्या प्रकाशाचे खगोलशास्त्रज्ञ निरीक्षण करतात; तर दुर्बिणींना दिसणारे नमुने गुरुत्वाकर्षण, radiation आणि पदार्थ कसे निर्माण करतात, हे भौतिक मॉडेल स्पष्ट करतात. या मॉडेलचे मोठ्या प्रमाणातील परिमाणात्मक अंदाजांमध्ये रूपांतर supercomputersमुळे शक्य होते.

प्रारंभिक विश्वासाठी ही प्रक्रिया विशेषतः महत्त्वाची आहे. पहिल्या काही अब्ज वर्षांत परिस्थिती वेगाने बदलत होती: गुरुत्वाकर्षणामुळे पदार्थ एकत्र आला, cosmic structureचा सांगाडा तयार करण्यात dark matterने मदत केली आणि आकाशगंगांमधील पदार्थाची अवस्था radiationने प्रभावित केली. उपयुक्त simulationने या परस्पर जोडलेल्या प्रक्रियांना एकत्र हाताळले पाहिजे; आकाशगंगा निर्मितीला स्वतंत्र घटना मानणे पुरेसे नाही.

ही परस्पर जोडलेली उत्क्रांती टिपणे हे Luminaचे उद्दिष्ट आहे. त्याच्या निष्पादनात सुमारे 650 दशलक्ष प्रकाशवर्षे रुंदीच्या cosmic webचे rendering समाविष्ट आहे. अशा visualizationsमध्ये पदार्थ ज्या मोठ्या प्रमाणातील रचनेत वितरित आहे, ती सूक्ष्म तंतू दाखवतात; तर दाट प्रदेश पदार्थ साचलेल्या ठिकाणांना दर्शवतात. तरुण विश्वातील बदलत्या भौतिक परिस्थितींचा संकेत म्हणून helium ज्या प्रदेशांत त्याच्या आधुनिक रूपात बदलले, त्यांचाही simulation मागोवा घेतो.

दुर्बिणीच्या डेटाचे चाचण्यांमध्ये रूपांतर

Luminaची व्यावहारिक भूमिका तुलना करणे ही आहे. एखादी दुर्बीण प्रारंभिक आकाशगंगांची संख्या, पदार्थाचे वितरण किंवा intergalactic mediumमधील radiationशी संबंधित संकेत दाखवू शकते. सध्याच्या सिद्धांतांवर आधारित मॉडेल तुलनात्मक परिस्थितीत अशीच वैशिष्ट्ये निर्माण करते का, असा प्रश्न संशोधक विचारू शकतात. साम्य आढळल्यास मूलभूत गृहितके विश्वाच्या इतिहासातील महत्त्वाचे भाग टिपत आहेत, असा विश्वास वाढतो. मतभेदही तितकेच उपयुक्त ठरू शकतात, कारण अधिक बारकाईने तपासणी कुठे आवश्यक आहे, हे ते दाखवतात.

मुख्य लेखक Oliver Zier, Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonianमधील ITC fellow, यांनी सांगितले की Webbने प्रारंभिक विश्वाला astrophysicsमधील विशेषतः रोमांचक सीमारेषा बनवले आहे. त्यांचा मुद्दा सरळ आहे: अधिक सक्षम उपकरणांसाठी डेटाच्या तपशीलाशी जुळणारे अंदाज आवश्यक असतात. निरीक्षणे तरुण विश्वाचा अधिक व्यापक आणि सविस्तर वेध घेऊ शकत असताना, व्यापक संकल्पनात्मक मॉडेल पुरेसे राहत नाहीत.

Roman निरीक्षणांचा आणखी एक स्रोत उपलब्ध करून देईल. Webb, Roman आणि इतर दुर्बिणी मिळून विश्वाच्या इतिहासातील याच व्यापक कालखंडाची वेगवेगळी दृश्ये देऊ शकतात. Luminaसारखी simulations ही मोजमापे big bangनंतर विश्वाची रचना कशी तयार झाली आणि त्यावर कोणते नियम लागू होते, याविषयीच्या प्रश्नांमध्ये रूपांतरित करण्यासाठी संशोधकांना एक समान भौतिक चौकट देतात.

एक साधन, अंतिम उत्तर नव्हे

Simulationचे महत्त्व विश्वाविषयीची एखादी एक व्याख्या पूर्ण असल्याचे जाहीर करण्यात नाही. उलट, गृहितके स्पष्ट करून इतर संशोधनाला आव्हान देता येतील असे अंदाज तयार करण्यात त्याचे मूल्य आहे. संशोधन पथकाच्या मते Lumina हे अनेक वर्षांच्या कामाचे फलित आहे आणि नवीन निरीक्षणे उपलब्ध होत असताना त्यांच्यासोबत त्याचे निष्कर्ष वापरायचे आहेत.

प्रारंभिक विश्वाचे खगोलशास्त्र वेगाने पुढे जात असताना हे महत्त्वाचे ठरू शकते. प्रत्येक नवीन निरीक्षण पदार्थ आणि radiationच्या उत्क्रांतीविषयीच्या मॉडेलच्या चित्राला बळकटी देऊ शकते, गणनेची मर्यादा उघड करू शकते किंवा पुढील तपासणीस पात्र असलेले अनपेक्षित वैशिष्ट्य समोर आणू शकते. प्रारंभिक cosmic timeच्या मोठ्या कालखंडात सामान्य पदार्थ, dark matter आणि radiationचे simulation करून Lumina खगोलशास्त्रज्ञांना या प्रक्रियेसाठी अधिक सविस्तर आधाररेषा देते.

सामान्य लोकांसाठी simulationची visualizations हा कदाचित सर्वांत त्वरित लक्ष वेधून घेणारा परिणाम असेल: थेट पाहता न येणाऱ्या युगातील बदलते पदार्थ, तंतू आणि प्रदेश त्यातून दृश्यरूपात दिसतात. संशोधकांसाठी अधिक महत्त्वाचा परिणाम पद्धतशास्त्रीय आहे. प्रारंभिक विश्वाविषयीच्या कल्पनांना पुराव्यांशी भिडवता येतील अशा अंदाजांमध्ये Lumina रूपांतरित करते. नवीन दुर्बिणी निरीक्षणांची क्षमता झपाट्याने वाढवत असलेल्या क्षेत्रात, विश्व आपल्याला काय सांगत आहे हे ठरवण्यासाठी ही तुलना केंद्रस्थानी आहे.

हा लेख Phys.orgच्या वृत्तांकनावर आधारित आहे. मूळ लेख वाचा.