प्राचीन काल से, दार्शनिकों और विद्वानों ने यह निर्धारित करने की कोशिश की है कि अस्तित्व कैसे शुरू हुआ। आधुनिक खगोल विज्ञान के जन्म के साथ, इस परंपरा को जारी रखा गया है और ब्रह्मांड विज्ञान के रूप में जाना जाता है। और सुपरकंप्यूटिंग की मदद से, वैज्ञानिक उन सिमुलेशन का संचालन करने में सक्षम हैं जो बताते हैं कि हमारे ब्रह्मांड में पहले सितारे और आकाशगंगा कैसे बने और अरबों वर्षों के दौरान विकसित हुए।
हाल तक तक, सबसे व्यापक और पूर्ण अध्ययन "इलस्ट्रस" सिमुलेशन था, जो पिछले 13 बिलियन वर्षों के दौरान आकाशगंगा के निर्माण की प्रक्रिया को देखता था। अपने स्वयं के रिकॉर्ड को तोड़ने की कोशिश करते हुए, एक ही टीम ने हाल ही में "इलस्ट्रिस, द नेक्स्ट जेनरेशन" या "इलस्ट्रिस टीएनजी" के रूप में जाना जाने वाला एक सिमुलेशन का संचालन करना शुरू किया। इन निष्कर्षों का पहला दौर हाल ही में जारी किया गया था, और कई और का पालन करने की उम्मीद है।
हाल ही में प्रकाशित तीन लेखों में ये निष्कर्ष सामने आए रॉयल एस्ट्रोनॉमिकल सोसायटी के मासिक नोटिस। इल्लुस्ट्रिस टीम में हीडलबर्ग इंस्टीट्यूट फॉर थियोरेटिकल स्टडीज, मैक्स-प्लैंक इंस्टीट्यूट्स फॉर एस्ट्रोफिज़िक्स और एस्ट्रोनॉमी के लिए मैसाचुसेट्स इंस्टीट्यूट ऑफ़ टेक्नोलॉजी, हार्वर्ड यूनिवर्सिटी और न्यूयॉर्क में सेंटर फॉर कम्प्यूटेशनल एस्ट्रोफ़िज़िक्स के शोधकर्ता शामिल हैं।
उच्च-प्रदर्शन कम्प्यूटिंग केंद्र स्टटगार्ट (HLRS) में हेज़ेल हेन सुपरकंप्यूटर का उपयोग करना - तीन विश्व स्तरीय जर्मन सुपरकंप्यूटिंग सुविधाओं में से एक, जिसमें गॉस सेंटर फॉर सुपरकंप्यूटिंग (जीसीएस) शामिल हैं - टीम ने एक सिमुलेशन संचालित किया जो सत्यापित करने और विस्तार करने में मदद करेगा। यूनिवर्स के शुरुआती चरणों के बारे में मौजूदा प्रायोगिक ज्ञान पर - यानी बिग बैंग के बाद के 300,000 साल से लेकर आज तक क्या हुआ।
इस सिमुलेशन को बनाने के लिए, टीम ने समीकरणों (जैसे सामान्य सापेक्षता के सिद्धांत) और आधुनिक टिप्पणियों के डेटा को एक बड़े कम्प्यूटेशनल क्यूब में शामिल किया, जो ब्रह्मांड के एक बड़े क्रॉस-सेक्शन का प्रतिनिधित्व करता था। कुछ प्रक्रियाओं के लिए, जैसे कि स्टार गठन और ब्लैक होल की वृद्धि, शोधकर्ताओं को टिप्पणियों के आधार पर मान्यताओं पर भरोसा करने के लिए मजबूर किया गया था। फिर उन्होंने इस नकली यूनिवर्स को गति में स्थापित करने के लिए संख्यात्मक मॉडल को नियोजित किया।
उनके पिछले सिमुलेशन की तुलना में, IllustrisTNG में तीन अलग-अलग प्रस्तावों पर 3 अलग-अलग ब्रह्मांड शामिल थे - जिनमें से सबसे बड़ा 1 बिलियन प्रकाश वर्ष (300 मेगापैरेस) मापा गया। इसके अलावा, अनुसंधान दल में चुंबकीय क्षेत्रों के लिए अधिक सटीक लेखांकन शामिल था, इस प्रकार सटीकता में सुधार हुआ। कुल मिलाकर, सिमुलेशन ने हेज़ेल हेन सुपरकंप्यूटर पर कुल 35 मिलियन कोर घंटों के लिए 24,000 कोर का इस्तेमाल किया।
प्रो। डॉ। वोल्कर स्प्रिंगल के रूप में, हीडलबर्ग इंस्टीट्यूट फॉर सैद्धांतिक अध्ययन के प्रोफेसर और शोधकर्ता और परियोजना पर प्रमुख अन्वेषक, गॉस सेंटर प्रेस विज्ञप्ति में समझाया गया है:
“चुंबकीय क्षेत्र विभिन्न कारणों से दिलचस्प हैं। कॉस्मिक गैस पर लगाए गए चुंबकीय दबाव कभी-कभी थर्मल (तापमान) दबाव के बराबर हो सकते हैं, जिसका अर्थ है कि यदि आप इसकी उपेक्षा करते हैं, तो आप इन प्रभावों को याद करेंगे और अंततः अपने परिणामों से समझौता करेंगे। "
एक और बड़ा अंतर हाल के अवलोकन अभियानों के आधार पर अद्यतन ब्लैक होल भौतिकी को शामिल करना था। इसमें ऐसे सबूत शामिल हैं जो सुपरमैसिव ब्लैक होल (SMBHs) और गैलेक्टिक इवोल्यूशन के बीच संबंध का प्रदर्शन करते हैं। संक्षेप में, SMBH को विकिरण और कण जेट के रूप में ऊर्जा की एक जबरदस्त मात्रा भेजने के लिए जाना जाता है, जो एक आकाशगंगा में स्टार गठन पर एक गिरफ्तार प्रभाव डाल सकता है।
हालांकि शोधकर्ताओं को पहले सिमुलेशन के दौरान निश्चित रूप से इस प्रक्रिया के बारे में पता था, लेकिन उन्होंने यह नहीं बताया कि यह कैसे स्टार गठन को पूरी तरह से गिरफ्तार कर सकता है। सिमुलेशन में चुंबकीय क्षेत्र और ब्लैक होल भौतिकी दोनों पर अपडेट किए गए डेटा को शामिल करके, टीम ने डेटा और टिप्पणियों के बीच अधिक संबंध देखा। इसलिए वे परिणामों के साथ अधिक आश्वस्त हैं और मानते हैं कि यह आज तक के सबसे सटीक सिमुलेशन का प्रतिनिधित्व करता है।
लेकिन डॉ। डायलन नेल्सन के रूप में - मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट ऑफ एस्ट्रोनॉमी के एक भौतिक विज्ञानी और एक llustricTNG सदस्य - ने समझाया, भविष्य के सिमुलेशन के और भी सटीक होने की संभावना है, सुपर कंप्यूटरों में प्रगति जारी है:
“अगली पीढ़ी के सिस्टम में बढ़ी हुई मेमोरी और प्रसंस्करण संसाधन हमें उच्च रिज़ॉल्यूशन के साथ ब्रह्मांड के बड़े संस्करणों को अनुकरण करने की अनुमति देंगे। ब्रह्मांड के बड़े पैमाने पर संरचना को समझने और बड़ी अवलोकन संबंधी परियोजनाओं की अगली पीढ़ी के लिए भविष्यवाणियां करने के लिए बड़े खंड ब्रह्मांड विज्ञान के लिए महत्वपूर्ण हैं। उच्च सिमुलेशन हमारे सिमुलेशन में व्यक्तिगत आकाशगंगाओं के अंदर होने वाली प्रक्रियाओं के हमारे भौतिक मॉडल को बेहतर बनाने के लिए महत्वपूर्ण है। "
इस नवीनतम सिमुलेशन को जीसीएस कर्मचारियों द्वारा प्रदान किए गए व्यापक समर्थन के लिए भी संभव बनाया गया था, जिन्होंने अनुसंधान टीम को उनके कोडिंग से संबंधित मामलों की सहायता की थी। यह एक बड़े पैमाने पर सहयोगी प्रयास का परिणाम था जो दुनिया भर के शोधकर्ताओं को एक साथ लाया और उन्हें उन संसाधनों के साथ जोड़ा, जिनकी उन्हें ज़रूरत थी। अंतिम, लेकिन कम से कम, यह दिखाता है कि अनुप्रयुक्त अनुसंधान और सैद्धांतिक अनुसंधान के बीच सहयोग कैसे बेहतर परिणामों के लिए नेतृत्व करता है।
आगे देखते हुए, टीम को उम्मीद है कि इस नवीनतम सिमुलेशन के परिणाम पिछले से भी अधिक उपयोगी साबित होते हैं। मूल इलस्ट्रिस डेटा रिलीज़ ने 2,000 से अधिक पंजीकृत उपयोगकर्ताओं को प्राप्त किया और इसके परिणामस्वरूप 130 वैज्ञानिक अध्ययन प्रकाशित हुए। यह देखते हुए कि यह अधिक सटीक और अद्यतित है, टीम को उम्मीद है कि यह अधिक उपयोगकर्ताओं को मिलेगा और इससे भी अधिक शोध के परिणाम सामने आएंगे।
कौन जाने? शायद किसी दिन, हम एक ऐसा सिमुलेशन बना सकते हैं जो हमारे ब्रह्मांड के गठन और विकास को पूरी सटीकता के साथ कैप्चर करता है। इस दौरान, टीम के सदस्य और MIT भौतिक विज्ञानी मार्क वोग्सलबर्गर के सौजन्य से इलस्ट्रिस सिमुलेशन के इस वीडियो का आनंद लें।
