بنجاح ملحوظ، بدأ الباحثون في مختبر أرجون الوطني التابع لوزارة الطاقة الأميركية استخدام أسرع حاسوب فائق في العالم لتنفيذ أكبر محاكاة فلكية تم تسجيلها على مر العصور. هذه المحاكاة تتيح للعلماء استكشاف سمات الكون بطرق لم تكن ممكنة من قبل.

تم تحقيق هذا الإنجاز باستخدام حاسوب “فرونتير” الفائق في مختبر أوك ريدج الوطني، الذي يمتلك قدرة معالجة تصل إلى 1.35 كوينتيليون عملية حسابية في الثانية، وهو ما يعادل قوة تتجاوز بمقدار تريليون مرة حاسوباً منزلياً عادياً، الذي يقوم عادة بما يتراوح بين 3 و4 مليارات عملية حسابية في الثانية.

يمتلك حاسوب “فرونتير” أكثر من 8 ملايين نواة معالجة، بينما تحتوي أجهزة الكمبيوتر المنزلية عادة على 4-16 نواة فقط.

محاكاة للكون

تعتبر المحاكاة الحاسوبية في علم الفلك أداة ضرورية لنمذجة المشاكل والظواهر الفيزيائية المعقدة. على العكس من مجالات علوم أخرى، حيث يستطيع العلماء إجراء التجارب واختبار الفرضيات، تواجه الفيزياء الفلكية تحديات بسبب المسافات الشاسعة والزمن الطويل الذي تعيشه النجوم والمجرات. لذلك، يقوم العلماء بتسريع الزمن باستخدام نماذج حاسوبية لفهم تطور الكون بشكل أفضل.

تستند هذه المحاكاة إلى بيانات مستمدة من مجموعة من التلسكوبات التي تقدم معلومات عبر طيف واسع من الأشعة الكهرومغناطيسية في أزمنة مختلفة، بالإضافة إلى إشعاع الخلفية الكونية ومعرفة تطور الكون. يقوم العلماء بمجمع هذه المعلومات على الحواسيب الفائقة مثل “فرونتير” لمراجعة الظروف الأولية للكون بناءً على البيانات المتاحة.

تبسيط المجرات

تساهم هذه المحاكاة أيضاً في توفير فهم أعمق لتشكيل المجرات وكيفية تطورها عبر الزمن. من خلال المدخلات التي يتم جمعها، يستطيع العلماء تقليل التعقيدات المتعلقة بتوزيع المادة وتفاعلاتها.

## تقنيات محاكاة الكون

في ظل عدم توفر كافة البيانات اللازمة، يلجأ العلماء إلى استخدام عدة تقنيات لضمان دقة النتائج. واحدة من هذه التقنيات هي الاقتطاع، حيث يصعب محاكاة الكون بالكامل بسبب الحاجة إلى حاسوب فائق القدرة. بدلاً من ذلك، يقوم العلماء بمحاكاة جزء من الكون يمتد لعشرة ملايين سنة ضوئية.

### تبسيط البيانات

وسيلة أخرى مستخدمة هي التبسيط. على سبيل المثال، عند حساب سرعة الأرض، يمكن تجاهل بعض الأنشطة البشرية التي تؤثر بشكل طفيف، والتركيز على المجرات كوحدات كتلية فقط. هذا يسمح بإجراء المحاكاة لتحليل ماضي أو مستقبل هذه المجرات.

### إدماج البيانات في المحاكاة

وفقًا لبيان صحفي من مختبر أوك ريدج الوطني، قام العلماء بإدماج بيانات من نوعين من المادة في المحاكاة الجديدة. الأول هو المادة العادية، المتعرف عليها التي تتكون منها النجوم والمجرات والكواكب.

أما النوع الثاني، فهو المادة المظلمة، التي لا يمكن رؤيتها بشكل مباشر، ولكن علماء الفلك يستطيعون رصد تأثيراتها الجاذبية على المجرات والنجوم البعيدة. وتشير التقديرات إلى أن المادة المظلمة تشكل حوالي 27% من تركيب الكون، بينما تشكل المادة العادية فقط 5%.

رابط المصدر