खगोल भौतिकीविदों की एक टीम ने सुपरकंप्यूटर के अंदर सिर्फ 8 मिलियन अद्वितीय ब्रह्मांडों को जन्म दिया है और उन्हें केवल किलों से पुराने गीज़र तक विकसित होने दिया है। उनके लक्ष्य? बिग बैंग के बाद से हमारे ब्रह्मांड के जीवन में खेले जाने वाले काले पदार्थ नामक एक अदृश्य पदार्थ की भूमिका निभाने के लिए और हमारे भाग्य के लिए इसका क्या मतलब है।
यह पता लगाने के बाद कि हमारा ब्रह्मांड 1960 के दशक के उत्तरार्ध में काले पदार्थ से बना है, वैज्ञानिकों ने आकाशगंगाओं के निर्माण में उनकी भूमिका और समय के साथ नए सितारों को जन्म देने की उनकी क्षमता पर अनुमान लगाया है।
बिग बैंग सिद्धांत के अनुसार, ब्रह्मांड के पैदा होने के लंबे समय बाद तक, एक अदृश्य और मायावी पदार्थ भौतिकविदों ने काले पदार्थ को डब किया है, जिससे गुरुत्वाकर्षण बल द्वारा बड़े पैमाने पर बादलों में घुलना शुरू हुआ जिसे डार्क मैटल हेलो कहा जाता है। जैसे-जैसे प्रभामंडल आकार में बढ़ता गया, उन्होंने विरल हाइड्रोजन गैस को आकर्षित किया जिससे ब्रह्मांड को एक साथ आने और सितारों और आकाशगंगाओं का निर्माण हुआ जो आज हम देखते हैं। इस सिद्धांत में, डार्क मैटर आकाशगंगाओं की रीढ़ के रूप में कार्य करता है, यह निर्धारित करता है कि वे कैसे बनाते हैं, समय के साथ विलय और विकसित होते हैं।
यह समझने के लिए कि डार्क मैटर ने ब्रह्मांड के इस इतिहास को कैसे आकार दिया, एरिज़ोना विश्वविद्यालय में खगोल विज्ञान के सहायक प्रोफेसर पीटर बेहारोज़ी और उनकी टीम ने स्कूल के सुपर कंप्यूटर का उपयोग करके अपने स्वयं के ब्रह्मांड का निर्माण किया। कंप्यूटर के 2,000 प्रोसेसर ने 8 मिलियन से अधिक अद्वितीय ब्रह्मांडों का अनुकरण करने के लिए तीन सप्ताह की अवधि में बिना रुके काम किया। प्रत्येक ब्रह्मांड ने व्यक्तिगत रूप से नियमों के अनूठे सेट का पालन किया जिससे शोधकर्ताओं को अंधेरे पदार्थ और आकाशगंगाओं के विकास के बीच संबंधों को समझने में मदद मिली।
बेहरोजी ने एक बयान में कहा, "कंप्यूटर पर, हम कई अलग-अलग ब्रह्मांड बना सकते हैं और उनकी तुलना वास्तविक से कर सकते हैं और इससे हमें पता चलता है कि कौन से नियम हमें दिखाई देते हैं।"
जबकि पिछले सिमुलेशन ने एकल आकाशगंगाओं को सीमित करने या सीमित मापदंडों के साथ मॉक ब्रह्मांड बनाने पर ध्यान केंद्रित किया है, यूनिवर्स माचेन इसके दायरे में पहला है। कार्यक्रम ने लगातार लाखों ब्रह्मांड बनाए, जिनमें से प्रत्येक में 12 मिलियन आकाशगंगाएं थीं, और प्रत्येक ने बिग बैंग से वर्तमान दिन तक 400 मिलियन वर्षों के बाद से वास्तविक ब्रह्मांड के लगभग पूरे इतिहास को विकसित करने की अनुमति दी।
स्टैनफोर्ड यूनिवर्सिटी में भौतिकी और खगोल भौतिकी के प्रोफेसर रीसा वीक्स्लर ने कहा, "बड़ा सवाल यह है कि 'आकाशगंगा कैसे बनती है?" "इस अध्ययन के बारे में वास्तव में अच्छी बात यह है कि हम आकाशगंगा विकास के बारे में हमारे पास मौजूद सभी डेटा का उपयोग कर सकते हैं - आकाशगंगाओं की संख्या, उनके पास कितने तारे हैं और वे उन तारों को कैसे बनाते हैं - और इसे एक साथ लाकर अंतिम चित्र में डाल दिया है। ब्रह्मांड के 13 अरब वर्ष। ”
हमारे ब्रह्मांड की प्रतिकृति, या यहां तक कि एक आकाशगंगा का निर्माण, कंप्यूटिंग शक्ति की एक अकथनीय राशि की आवश्यकता होगी। इसलिए बेहरोज़ी और उनके सहयोगियों ने अपना ध्यान आकाशगंगाओं के दो प्रमुख गुणों पर केंद्रित किया: उनके सितारों का संयुक्त द्रव्यमान और जिस दर पर वे नए लोगों को जन्म देते हैं।
"एक एकल आकाशगंगा का अनुकरण करने के लिए 10 से 48 वें कंप्यूटिंग संचालन की आवश्यकता होती है," बेहारोजी ने एक ऑक्टिलियन ऑपरेशन, या 1 के बाद 48 शून्य का उल्लेख किया। "पृथ्वी पर सभी कंप्यूटर संयुक्त रूप से सौ वर्षों में ऐसा नहीं कर सकते। इसलिए केवल एक आकाशगंगा का अनुकरण करने के लिए, अकेले 12 मिलियन दें, हमें यह अलग तरीके से करना था।"
जैसा कि कंप्यूटर प्रोग्राम नए ब्रह्मांडों को जन्म देता है, यह इस बात पर एक अनुमान लगाता है कि कैसे एक आकाशगंगा का तारा बनने की दर उसकी उम्र से संबंधित है, अन्य आकाशगंगाओं के साथ इसके पिछले इंटरैक्शन और इसके प्रभामंडल में काले पदार्थ की मात्रा। तब यह प्रत्येक ब्रह्मांड की वास्तविक टिप्पणियों के साथ तुलना करता है, भौतिक मापदंडों को हर पुनरावृत्ति के साथ बेहतर मिलान वास्तविकता के साथ ठीक करता है। अंतिम परिणाम हमारे स्वयं के समान एक ब्रह्मांड है।
वीक्स्लर के अनुसार, उनके परिणामों से पता चला कि जिस दर से आकाशगंगाएं सितारों को जन्म देती हैं, वह उनके डार्क मैटर हेल्स के द्रव्यमान से कसकर जुड़ा होता है। हमारे अपने मिल्की वे के समान अंधेरे पदार्थ हेलो द्रव्यमान वाली आकाशगंगाओं में सबसे अधिक स्टार-गठन दर थी। उन्होंने समझाया कि ब्लैकहोल की एक बहुतायत से स्टार गठन अधिक विशाल आकाशगंगाओं में दब जाता है
उनकी टिप्पणियों ने लंबे समय से आयोजित मान्यताओं को चुनौती दी कि अंधेरे पदार्थ ने प्रारंभिक ब्रह्मांड में स्टार गठन को रोक दिया।
"जैसा कि हम ब्रह्मांड में पहले और बाद में वापस जाते हैं, हम अंधेरे पदार्थ को सघन होने की उम्मीद करेंगे, और इसलिए गैस अधिक गर्म और गर्म हो रही है। यह स्टार गठन के लिए बुरा है, इसलिए हमने सोचा था कि जल्दी में कई आकाशगंगाएं। बेहारोजी ने कहा कि ब्रह्मांड को बहुत पहले ही तारों का निर्माण बंद कर देना चाहिए था। "लेकिन हमने इसके विपरीत पाया: किसी दिए गए आकार की आकाशगंगाओं के उच्च दर पर तारों के बनने की संभावना थी, जो उम्मीद के विपरीत थी।"
अब, टीम ने यूनिवर्स मैचेनीन का विस्तार करने की योजना बनाई है ताकि अधिक तरीकों का परीक्षण किया जा सके कि डार्क मैटर आकाशगंगाओं के गुणों को प्रभावित कर सकता है, जिसमें उनकी आकृतियाँ कैसे विकसित होती हैं, उनके ब्लैक होल का द्रव्यमान और उनके सितारे कितनी बार सुपरनोवा जाते हैं।
"मेरे लिए, सबसे रोमांचक बात यह है कि अब हमारे पास एक मॉडल है जहां हम इन सभी सवालों को एक फ्रेमवर्क में पूछना शुरू कर सकते हैं," वेक्स्लर ने कहा। "हमारे पास एक मॉडल है जो सस्ती रूप से पर्याप्त कम्प्यूटेशनल है, कि हम लगभग एक सेकंड में एक संपूर्ण ब्रह्मांड की गणना कर सकते हैं। फिर हम लाखों बार ऐसा करने और सभी पैरामीटर स्थान का पता लगाने का खर्च उठा सकते हैं।"
शोध समूह ने रॉयल एस्ट्रोनॉमिकल सोसायटी के मासिक नोटिस पत्रिका के सितंबर अंक में अपने परिणाम प्रकाशित किए।
