יקום במחשב

בגלל גודל הסימולציה – המכונה "סימולציית המילניום" – התאפשר לאסטרופיזיקאים לצפות בהתפתחות קשרים בין אובייקטים. בין גילויי הקבוצה נמצאים: הסבר אפשרי להיווצרות קוואזרים קדומים, ומתאם (קורלציה) בין גלי קול מקרינת הרקע הקוסמית לבין מבנה היקום הנוכחי.

מספר החלקיקים שנדרשו כדי ליצור את הסימולציה מדהים – 10 ביליון חלקיקים נכללו בניתוח מיקומיהן, מהירויותיהן ותכונותיהן המהותיות של 20 מיליון גלקסיות. סימולציית המילניום עוקבת אחר התפתחות היקום מאז היותו בן 10 מיליון שנה ועד עתה – עם בסיס נתונים של 20 טרהבייט.

האסטרופיזיקאים השתמשו בתנאים הראשוניים המקובלים ביותר שנצפו ע"י 2 פרויקטים - Sloan Digital Sky Survey (SDSS) ו-Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP): שהיקום מורכב מ-

4.5% חומר רגיל (בריוני)

20.5% חומר אפל וקר (CDM)

75% אנרגיה אפלה.

SDSS צפה במספר גלקסיות בעלות הסטה חזקה לאדום, שבמכרזיהן חורים שחורים סופר-מסיביים פעילים ביותר הנקראים "קוואזרים" (quasars). גילוי קוואזרים אלה - מהתקופה שהיקום היה בן 900 מיליון שנה לערך - העלה שאלות לגבי סדר האבולוציה הקוסמית. איך אובייקטים אדירים כגון אלה (חור שחור במרכז גלקסיה הינו בעל ביליון מסות שמש) נוצרו כה מוקדם, בעוד שמודל החומר האפל (CDM)חוזה היווצרות מבנים קטנים בשלב כה מוקדם.

סימולציית המילניום מראה, שקוואזרים מעין אלה יכולים היו אכן להיווצר ביקום הקדום המורכב ברובו מחומר אפל ואנרגיה אפלה. וולקר ספרינגל (Volker Springel) – ראש צוות הסימולציה – אומר שהתגליות נותנות תמיכה נוספת למודל החומר האפל של היקום – כשהן מראות שיכלו להיות גלקסיות מסיביות ביקום הקדום. כמו כן, במעקב אחר התפתחות הקוואזרים, מראה הסימולציה שהחורים השחוקים הסופר-מסיביים שסיפקו אנרגיה לקוואזרים הראשונים אמורים להיות ביום במרכזי גלקסיות מטיפוס CD בצבירי גלקסיות עשירים.

הקונסורציום גילה בנוסף, כי בזמן שתנודות אקוסטיות בקרינת הרקע הקוסמית מתעוותות במשך הזמן, חתימותיהן ניתנות בכל זאת לגילוי במבנה היקום היום.

מה שהחל כתנודות או התפתלויות קטנות בצפיפות קרינת הרקע הקוסמית, התפתח במשך הזמן למבנה הקוסמי. קריסות גרביטציוניות מסביב לתנודות אלה היו לא-ליניאריות, שניתן לנתחן רק באמצעות סימולציות מחשב. "היווצרות מבנה גרביטציוני לא-ליניארי מוביל למחיקה בהדרגה של כל התנודות וההתפתלויות במשך הזמן – מתחיל בשיאי תנודות גבוהים (peaks) בקנה מידה מרחבי קטן ובהדרגה השיאים הולכים וקטנים בקנה מידה מרחבי גדול" אומר ספרינגל. "הסימולציה שלנו מראה, שכרגע – אף על פי שהשיא הראשון מתחיל להשפיע במידה חלשה – 2 השיאים הראשונים לפחות יכולים להיות מאובחנים כמאפיין.

בצירוף ואיתור המודלים המחושבים שונים – מבנים של חומר אפל, אזורים שבהם נוצרים כוכבים, גדילת חורים שחורים – הקונסורציום עשה סימולציה של יקום שבקירוב מתאים ליקום הנצפה. לבטח יהיה עוד מה לראות בסימולציית המילניום.

הכותבת היא חברת האגודה הישראלית לאסטרונומיה .