20 वीं शताब्दी के मध्य के बाद से, वैज्ञानिकों को इस बात का बहुत अच्छा अंदाजा था कि ब्रह्मांड का निर्माण कैसे हुआ। ब्रह्मांडीय विस्तार और कॉस्मिक माइक्रोवेव बैकग्राउंड (CMB) की खोज ने बिग बैंग थ्योरी को विश्वसनीयता प्रदान की, और विस्तार की गति ने डार्क एनर्जी के सिद्धांतों को जन्म दिया। अभी भी, प्रारंभिक ब्रह्मांड के बारे में बहुत कुछ है जो वैज्ञानिकों को अभी भी पता नहीं है, जिसके लिए आवश्यक है कि वे ब्रह्मांडीय विकास पर सिमुलेशन पर भरोसा करते हैं।
यह परंपरागत रूप से एक समस्या का एक सा है क्योंकि कंप्यूटिंग की सीमाओं का मतलब है कि सिमुलेशन या तो बड़े पैमाने पर या विस्तृत हो सकता है, लेकिन दोनों नहीं। हालांकि, जर्मनी और संयुक्त राज्य अमेरिका के वैज्ञानिकों की एक टीम ने हाल ही में सबसे विस्तृत बड़े पैमाने पर अनुकरण पूरा किया। TNG50 के रूप में जाना जाता है, यह अत्याधुनिक सिमुलेशन शोधकर्ताओं को यह अध्ययन करने की अनुमति देगा कि ब्रह्मांड विस्तार और बड़े पैमाने पर दोनों में कैसे विकसित हुआ।
TNG50, IllustrisTNG द्वारा निर्मित नवीनतम सिमुलेशन है, जो कि आकाशगंगा निर्माण के बड़े, ब्रह्मांड संबंधी सिमुलेशन के निर्माण के लिए समर्पित एक परियोजना है। यह इस आधार पर है कि यह पारंपरिक व्यापार बंद खगोलविदों से बचने के लिए मजबूर है। संक्षेप में, अतीत में कम मात्रा से विस्तृत सिमुलेशन का सामना करना पड़ा, जिसने बड़े पैमाने पर लौकिक विकास के बारे में सांख्यिकीय कटौती की।
दूसरी ओर, बड़ी मात्रा में सिमुलेशन, पारंपरिक रूप से यूनिवर्स के छोटे पैमाने के कई गुणों को पुन: पेश करने के लिए विस्तार का अभाव है, जो उनकी भविष्यवाणियों को कम विश्वसनीय बनाता है। TNG50 अपनी तरह का पहला अनुकरण है जिसमें यह बड़े पैमाने पर सिमुलेशन के विचार को संयोजित करने का प्रबंधन करता है - "यूनिवर्स इन ए बॉक्स" अवधारणा - उस तरह के संकल्प के साथ जो पहले आकाशगंगा सिमुलेशन के साथ ही संभव था।
यह स्टुटगार्ट में हेज़ेल हेन सुपरकंप्यूटर द्वारा संभव बनाया गया था, जहां 16,000 कोर ने एक वर्ष से अधिक समय तक एक साथ काम किया था - अब तक का सबसे लंबा और सबसे अधिक संसाधन-गहन सिमुलेशन। सिमुलेशन में ही 230 मिलियन से अधिक प्रकाश-वर्ष के व्यास वाले अंतरिक्ष का एक क्यूब होता है जिसमें 20 अरब से अधिक कण होते हैं जो डार्क मैटर, तारे, कॉस्मिक गैस, चुंबकीय क्षेत्र और सुपरमैसिव ब्लैक होल (SMBHs) का प्रतिनिधित्व करते हैं।
TNG50 भौतिक घटनाओं को भी समझ सकता है जो कि कुल आयतन के एक मिलियनवें भाग (यानी 230 प्रकाश-वर्ष) तक घट जाती हैं। यह अनुरेखण 13.8 बिलियन के लौकिक इतिहास के दौरान हजारों आकाशगंगाओं के युगपत विकास का पता लगाने की अनुमति देता है। उनके सिमुलेशन के परिणाम दो पत्रों में प्रकाशित किए गए थे जो हाल ही में पत्रिका में दिखाई दिए रॉयल एस्ट्रोनॉमिकल सोसायटी के मासिक नोटिस.
दोनों अध्ययनों का नेतृत्व मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट फॉर एस्ट्रोनॉमी की डॉ। एनलिसा पिलेपिच और मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट फॉर एस्ट्रोफिजिक्स के डॉ। डायलन नेल्सन ने किया था। जैसा कि डायलन ने RAS प्रेस विज्ञप्ति में बताया:
"इस तरह के संख्यात्मक प्रयोग विशेष रूप से तब सफल होते हैं जब आप अपने द्वारा डाले गए से अधिक बाहर निकलते हैं। हमारे सिमुलेशन में, हम ऐसी घटनाओं को देखते हैं जिन्हें सिमुलेशन कोड में स्पष्ट रूप से क्रमादेशित नहीं किया गया था। ये घटना हमारे मॉडल ब्रह्मांड के बुनियादी भौतिक अवयवों के जटिल परस्पर क्रिया से एक प्राकृतिक फैशन में उभरती है। ”
इसके अलावा, TNG50 दो आकस्मिक घटनाओं के लिए अपनी तरह का पहला अनुकरण है जो आकाशगंगाओं के विकास में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। सबसे पहले, अनुसंधान टीम ने देखा कि जैसे ही उन्होंने समय में पीछे देखा, वह क्रमबद्ध, तेजी से घूमती डिस्क आकाशगंगाओं (जैसे मिल्की वे) शुरू में गैस के अराजक बादलों से उभरा।
जैसे-जैसे यह गैस बसती गई, नवजात सितारों ने तेजी से वृत्ताकार कक्षाओं को अपनाया, अंततः बड़ी सर्पिल आकाशगंगाओं को रास्ता दिया। जैसा कि डॉ। अंनलिसा पिलीपिच ने समझाया:
“व्यवहार में, TNG50 से पता चलता है कि हमारी अपनी मिल्की वे आकाशगंगा जिसकी पतली डिस्क आकाशगंगा की फैशन की ऊंचाई पर है: पिछले 10 अरब वर्षों में, कम से कम उन आकाशगंगाओं में जो अभी भी नए सितारे बना रहे हैं, वे अधिक से अधिक डिस्क-जैसे हो गए हैं, और उनकी अराजक आंतरिक गति में काफी कमी आई है। जब यह सिर्फ कुछ अरब साल पुराना था, तो ब्रह्मांड बहुत अधिक गड़बड़ था! "
दूसरी उभरती हुई घटना के रूप में दिखाई दिया आकाशगंगाओं सिमुलेशन में बाहर समतल है, जहां गैसों की उच्च गति वाली हवाओं को आकाशगंगाओं से बहते हुए देखा गया था। यह नकली आकाशगंगाओं के केंद्र में SMBH से सुपरनोवा विस्फोट और गतिविधि द्वारा संचालित था। एक बार फिर, प्रक्रिया शुरू में सभी दिशाओं में गैस के प्रवाह के साथ अराजक थी, लेकिन अंततः कम से कम प्रतिरोध के मार्ग के साथ अधिक केंद्रित हो गई।
वर्तमान ब्रह्माण्ड संबंधी युग के अनुसार, ये प्रवाह शंकु के आकार का हो जाता है और आकाशगंगा के विपरीत छोर से प्रवाहित होता है, जिससे सामग्री धीमी हो जाती है क्योंकि यह आकाशगंगा के अंधेरे पदार्थ प्रभामंडल के अदृश्य गुरुत्वाकर्षण को अच्छी तरह से छोड़ देता है। आखिरकार, यह सामग्री बाहर की ओर बहना बंद कर देती है और पुनर्नवीनीकरण गैस के एक गैलेक्टिक फव्वारे के रूप में प्रभावी रूप से वापस गिरने लगती है।
दूसरे शब्दों में, यह अनुकरण भी अपनी तरह का पहला प्रदर्शन है जिसमें दिखाया गया है कि कैसे आकाशगंगाओं के चारों ओर ब्रह्मांडीय गैस की ज्यामिति उनकी संरचनाओं (और इसके विपरीत) को निर्धारित करती है। उनके काम के लिए, डॉ। पिलिपिच और डॉ। नेल्सन को 2019 गोल्डन स्पाइक पुरस्कार से सम्मानित किया गया, जो जर्मनी के स्टटगार्ट में उच्च-प्रदर्शन कंप्यूटर केंद्र द्वारा अंतर्राष्ट्रीय अनुसंधान समुदाय के सदस्यों को जारी किया जाता है।
डॉ। नेल्सन और उनके सहयोगियों ने अंततः खगोलीय समुदाय और जनता के लिए सभी TNG50 सिमुलेशन डेटा को जारी करने के लिए पौधे लगाए। यह खगोलविदों और नागरिक वैज्ञानिकों को सिमुलेशन से अपनी खुद की खोज करने की अनुमति देगा, जिसमें ब्रह्मांडीय रहस्यों को खत्म करने के लिए उभरती हुई लौकिक घटनाओं या संकल्पों के अतिरिक्त उदाहरण शामिल हो सकते हैं।
