பிரபஞ்ச விடியலுக்கான புதிய குறிப்புக் மாதிரி
James Webb Space Telescope இன் அவதானிப்புகள், பிரபஞ்சத்தின் ஆரம்பகாலங்களை அறிவியல் ஆய்வின் மிகவும் நேரடியான எல்லையாக மாற்றியுள்ளன. முன்பு நேரடியாக அளவிடுவது பெரும்பாலும் சாத்தியமில்லாத காலகட்டங்களிலிருந்தே விண்மீன் திரள்களையும் கட்டமைப்புகளையும் வானியலாளர்கள் இப்போது காண முடிகிறது. இந்த வாய்ப்பு ஒரு சிக்கலான விளக்கப் பிரச்சினையையும் உருவாக்குகிறது: தொலைநோக்கிகள் அவதானிப்புகளை வழங்குகின்றன; ஆனால் அவற்றை எந்தக் கோட்பாடுகள் சிறப்பாக விளக்குகின்றன என்பதைத் தீர்மானிக்க ஆராய்ச்சியாளர்களுக்கு இயற்பியல் ரீதியாக விரிவான முன்னறிவிப்புகள் தேவை.
Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian-ஐச் சேர்ந்த குழு இந்த இடைவெளியை நிரப்பும் நோக்கில் Lumina என்ற simulation-ஐ உருவாக்கியுள்ளது. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society இதழில் வெளியிடப்பட்ட இந்த மாதிரி, பிரபஞ்சத்தின் முதல் இரண்டு பில்லியன் ஆண்டுகளில் சாதாரணப் பொருள், dark matter மற்றும் radiation ஆகியவற்றின் பரஸ்பரச் செயல்பாட்டைப் பின்தொடர்கிறது. இதுவரை உருவாக்கப்பட்ட ஆரம்பகாலப் பிரபஞ்சத்தின் மிகப்பெரியதும் விரிவானதுமான simulations-களில் இதுவும் ஒன்று என்று ஆராய்ச்சியாளர்கள் கூறுகின்றனர்.
Webb, வரவிருக்கும் Nancy Roman Space Telescope மற்றும் பிற ஆய்வகங்களின் அவதானிப்புகளுக்கான சோதனைத் தளமாக Lumina வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளது. தொலைநோக்கிகள் காண்பதைக் மாதிரியின் முன்னறிவிப்புகளுடன் விஞ்ஞானிகள் ஒப்பிட்டு, பிரபஞ்ச வளர்ச்சிக்கான நிலையான விளக்கங்கள் தரவுகளுடன் இன்னும் ஒத்துப்போகிறதா என்பதை மதிப்பிடலாம். பொருந்தாமை ஏற்பட்டால், தற்போதைய இயற்பியல் தானாகவே நிராகரிக்கப்படாது; ஆனால் மாதிரிகள் மேம்படுத்தப்பட வேண்டிய இடங்களையோ, இன்னும் முழுமையாக விளக்கப்படாத நிகழ்வுகளை நோக்கி அவதானிப்புகள் சுட்டிக்காட்டும் பகுதிகளையோ அது கண்டறியலாம்.
Simulations ஏன் முக்கியம்
நவீன வானியல், அவதானிப்புக்கும் கோட்பாட்டுக்கும் இடையிலான தொடர்ச்சியான பரிமாற்றத்தைச் சார்ந்துள்ளது. விண்மீன்கள், விண்மீன் திரள்கள் மற்றும் வானம் முழுவதும் பரவியுள்ள பொருளிலிருந்து வரும் ஒளியை வானியலாளர்கள் கவனிக்கின்றனர்; அதேவேளை, தொலைநோக்கிகள் கண்டறியும் வடிவங்களை ஈர்ப்பு, radiation மற்றும் பொருள் எவ்வாறு உருவாக்க வேண்டும் என்பதை இயற்பியல் மாதிரிகள் விளக்குகின்றன. இந்த மாதிரிகளைப் பெரிய அளவிலான அளக்கத்தக்க முன்னறிவிப்புகளாக மாற்ற supercomputers உதவுகின்றன.
ஆரம்பகாலப் பிரபஞ்சத்திற்கு இந்த செயல்முறை குறிப்பாக முக்கியமானது. முதல் பல பில்லியன் ஆண்டுகளில் நிலைமைகள் வேகமாக மாறின: பொருள் ஈர்ப்பின் கீழ் திரண்டது, cosmic structure-இன் அடித்தளத்தை உருவாக்க dark matter உதவியது, மேலும் விண்மீன் திரள்களுக்கு இடையிலான பொருளின் நிலையை radiation பாதித்தது. ஒரு பயனுள்ள simulation, விண்மீன் திரள்களின் உருவாக்கத்தை தனிமைப்படுத்தப்பட்ட நிகழ்வாகக் கருதாமல், இந்த இணைந்த செயல்முறைகளை ஒன்றாகக் கையாள வேண்டும்.
இந்த ஒன்றோடொன்று இணைந்த வளர்ச்சியைப் பதிவு செய்வதே Lumina-வின் நோக்கம். அதன் வெளியீட்டில் சுமார் 650 மில்லியன் ஒளியாண்டுகள் அகலமுள்ள cosmic web-இன் உருவாக்கமும் அடங்கும். இத்தகைய காட்சிப்படுத்தல்களில், பொருள் பரவியுள்ள பெரிய அளவிலான கட்டமைப்பை நுண்ணிய இழைகள் காட்டுகின்றன; அடர்த்தியான பகுதிகள் பொருள் திரண்ட இடங்களைக் குறிக்கின்றன. இளம் பிரபஞ்சத்தில் மாறிய இயற்பியல் நிலைமைகளின் அறிகுறியாக, helium அதன் நவீன வடிவமாக மாறிய பகுதிகளையும் இந்த simulation கண்காணிக்கிறது.
தொலைநோக்கித் தரவைச் சோதனைகளாக மாற்றுதல்
Lumina-வின் நடைமுறைப் பங்கு ஒப்பீடு செய்வதாகும். ஆரம்பகால விண்மீன் திரள்களின் தொகுப்பையோ, பொருளின் பரவலையோ, intergalactic medium-இல் radiation-உடன் தொடர்புடைய ஒரு அடையாளத்தையோ தொலைநோக்கி வெளிப்படுத்தலாம். தற்போதைய கோட்பாடுகளிலிருந்து உருவாக்கப்பட்ட மாதிரி, ஒப்பிடத்தக்க நிலைமைகளில் இதே போன்ற அம்சங்களை உருவாக்குகிறதா என்று ஆராய்ச்சியாளர்கள் கேட்கலாம். ஒற்றுமை, அடிப்படை முன்கருத்துகள் பிரபஞ்ச வரலாற்றின் முக்கிய பகுதிகளைப் பிடித்துள்ளன என்ற நம்பிக்கையை அதிகரிக்கிறது. வேறுபாடும் பயனுள்ளதாக இருக்கலாம்; ஏனெனில் அதிக கவனம் தேவைப்படும் இடங்களை அது அடையாளம் காட்டுகிறது.
முதன்மை ஆசிரியரும் Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian-இன் ITC fellow-ஆக இருப்பவருமான Oliver Zier, Webb ஆரம்பகாலப் பிரபஞ்சத்தை astrophysics-இன் மிகுந்த உற்சாகமூட்டும் எல்லையாக மாற்றியுள்ளதாகக் கூறினார். அவரது கருத்து நேரடியானது: திறன் மிக்க கருவிகளுக்கு தரவின் விரிவுடன் பொருந்தும் அளவுக்கு விரிவான முன்னறிவிப்புகள் தேவை. இளம் பிரபஞ்சத்தை அதிக பரப்பு மற்றும் விவரத்துடன் அவதானிக்க முடியும் நிலையில், பரந்த கருத்தியல் மாதிரிகள் மட்டும் போதாது.
Roman மேலும் ஒரு அவதானிப்பு மூலத்தைச் சேர்க்கும். Webb, Roman மற்றும் பிற தொலைநோக்கிகள் இணைந்து பிரபஞ்ச வரலாற்றின் அதே பரந்த காலகட்டத்தைப் பற்றிய வெவ்வேறு பார்வைகளை வழங்க முடியும். இத்தகைய Lumina போன்ற simulations, அந்த அளவீடுகளை big bang-க்குப் பிறகு பிரபஞ்சத்தை நிர்வகித்த கட்டமைப்பு உருவாக்கம் மற்றும் விதிகள் குறித்த கேள்விகளாக மாற்ற ஆராய்ச்சியாளர்களுக்கு பொதுவான இயற்பியல் கட்டமைப்பை வழங்குகின்றன.
ஒரு கருவி, இறுதி விடை அல்ல
ஒரு simulation-ன் மதிப்பு, பிரபஞ்சத்தைப் பற்றிய ஒரே விளக்கத்தை முழுமையானது என்று அறிவிப்பதில் இல்லை. மாறாக, அதன் முன்கருத்துகளை வெளிப்படையாகக் காட்டி, பிற ஆய்வுகள் சவால் செய்யக்கூடிய முன்னறிவிப்புகளை உருவாக்குவதில்தான் அதன் மதிப்பு உள்ளது. ஆராய்ச்சிக் குழுவின் கூற்றுப்படி, Lumina பல ஆண்டுகளின் பணியின் விளைவு; புதிய அவதானிப்புகள் கிடைக்கும் போதெல்லாம் அவற்றுடன் இணைந்து அதன் முடிவுகள் பயன்படுத்தப்பட வேண்டும்.
ஆரம்பகாலப் பிரபஞ்ச வானியல் வேகமெடுக்கும் நிலையில் இது முக்கியமானதாக இருக்கலாம். ஒவ்வொரு புதிய அவதானிப்பும் பொருள் மற்றும் radiation எவ்வாறு வளர்ந்தன என்ற மாதிரியின் படத்தை வலுப்படுத்தலாம், கணக்கீட்டின் வரம்பை வெளிப்படுத்தலாம் அல்லது மேலதிக ஆய்வுக்குத் தகுதியான எதிர்பாராத அம்சத்தை வெளிக்கொணரலாம். ஆரம்பகால cosmic time-இன் நீண்ட காலப்பகுதியில் சாதாரணப் பொருள், dark matter மற்றும் radiation ஆகியவற்றை உருவகப்படுத்துவதன் மூலம் Lumina, இந்த செயல்முறைக்கான விரிவான அடிப்படை அளவுகோலை வானியலாளர்களுக்கு வழங்குகிறது.
பொதுமக்களுக்கு, simulation-ன் visualizations உடனடியாகக் கவரும் விளைவாக இருக்கலாம்: மாறும் பொருளின் இழைகளும் பகுதிகளும் நேரடியாகக் காண முடியாத ஒரு காலத்தை காட்சியாக்குகின்றன. ஆராய்ச்சியாளர்களுக்கு மிகவும் முக்கியமான முடிவு அதன் முறையியல் பயன். ஆரம்பகாலப் பிரபஞ்சம் குறித்த கருத்துகளை ஆதாரங்களுடன் ஒப்பிடக்கூடிய முன்னறிவிப்புகளாக Lumina மாற்றுகிறது. புதிய தொலைநோக்கிகள் அவதானிக்கக்கூடிய எல்லையை வேகமாக விரிவுபடுத்தும் துறையில், பிரபஞ்சம் நமக்கு என்ன சொல்கிறது என்பதைத் தீர்மானிப்பதில் இந்த ஒப்பீடு மையப் பங்கு வகிக்கிறது.
இந்தக் கட்டுரை Phys.org-ன் செய்தி அறிக்கையை அடிப்படையாகக் கொண்டது. அசல் கட்டுரையைப் படிக்கவும்.
Originally published on phys.org
