Тим астрофизичара управо је створио 8 милиона јединствених свемира унутар супер-рачунара и пустио их да еволуирају од правих точака до старих гезера. Њихов циљ? Умањити улогу коју је у животу нашег универзума од Великог праска играла невидљива супстанца звана тамна материја и шта она значи за нашу судбину.
Откривши да је наш свемир већином састављен од тамне материје крајем 60-их, научници су нагађали о његовој улози у стварању галаксија и њиховој способности да током времена рађају нове звезде.
Према теорији Великог праска, недуго након што је свемир рођен, невидљива и неухватљива супстанца физичари су назвали тамну материју, која се силом гравитације почела сакупљати у огромне облаке зване халои тамне материје. Како су халои порасли у величини, привлачили су се ријетки водонични гаси који су прожимали свемир, како би се окупили и формирали звезде и галаксије какве данас видимо. У овој теорији, тамна материја делује као окосница галаксија, диктирајући како се оне формирају, спајају и развијају током времена.
Да би боље разумео како је тамна материја обликовала ову историју свемира, Петер Бехроози, доцент астрономије на Универзитету у Аризони, и његов тим створили су сопствене свемире користећи школски суперкомпјутер. 2000 рачунарских процесора радило је без паузе током периода од три недеље како би симулирали више од 8 милиона јединствених свемира. Сваки универзум појединачно је поштовао јединствен скуп правила како би помогао истраживачима да разумеју везу између тамне материје и еволуције галаксија.
"На рачунару можемо да створимо много различитих свемира и упоредимо их са стварним, и то нам омогућава да закључимо која правила воде до онога које видимо", рекао је Бехроози у изјави.
Док су се претходне симулације фокусирале на моделирање појединих галаксија или генерисање подсмирених свемира са ограниченим параметрима, УниверсеМацхине је први у свом делокругу. Програм је непрекидно стварао милионе свемира, од којих је свака садржавала 12 милиона галаксија, а сваком је дозвољено да се развија током скоро читаве историје стварног универзума, од 400 милиона година након Великог праска до данас.
„Велико питање је:„ Како се формирају галаксије? “, Рекла је истраживачица студије Риса Вецхслер, професорица физике и астрофизике на Универзитету Станфорд. "Заиста цоол ствар ове студије је да можемо користити све податке које имамо о еволуцији галаксија - бројеве галаксија, колико звезда имају и како их формирају те звезде - и ставити то заједно у свеобухватну слику последњих 13 милијарди година свемира. "
Стварање реплике нашег универзума, или чак галаксије, захтевало би необјашњиву количину рачунарске снаге. Тако су Бехроози и његове колеге сузили фокус на два кључна својства галаксија: њихову комбиновану масу звезда и брзину којом рађају нове.
"Симулација једне галаксије захтева 10 до 48. рачунарских операција", објаснио је Бехроози, позивајући се на октилну операцију, или 1 праћену са 48 нула. "Сви рачунари на Земљи заједно то нису могли да ураде за сто година. Дакле, да бисмо само симулирали једну галаксију, а камоли 12 милиона, морали смо то да урадимо другачије."
Док компјутерски програм рађа нове свемире, претпоставља се како је стопа формирања звезде у галаксији повезана са њеним годинама, прошлим интеракцијама са другим галаксијама и количином тамне материје у њеном халоу. Затим упоређује сваки универзум са стварним опажањима, прецизно прилагођавајући физичке параметре са сваком итерацијом како би се боље ускладили са стварношћу. Крајњи резултат је универзум готово идентичан нашем.
Према Вецхслер-у, њихови резултати показали су да је брзина којом галаксије рађају звезде чврсто повезана са масом њихових халоса тамне материје. Галаксије са хало масама тамне материје које су најсличније нашем млечном путу, имале су највећи проценат формирања звезда. Објаснила је да се формирање звезда гуши у масивнијим галаксијама због обиља црних рупа
Њихова запажања такође су довела у питање дугорочно вјеровање да је тамна материја ометала формирање звијезда у раном свемиру.
"Како се враћамо раније и раније у свемир, очекивали бисмо да ће тамна материја бити гушћа, а самим тим и гас постаје све топлији и топлији. То је лоше за формирање звезда, па смо мислили да ће многе галаксије у раним данима свемир је одавно требало да престане да формира звезде, "рекао је Бехроози. "Али открили смо супротно: Галаксије дате величине су вероватније да формирају звезде с већом брзином, супротно очекивањима."
Сада, тим планира да прошири УниверсеМацхине како би тестирао више начина на које би тамна материја могла утицати на својства галаксија, укључујући како се њихови облици развијају, маса њихових црних рупа и колико често њихове звезде одлазе у супернове.
"За мене је најузбудљивије то што сада имамо модел где можемо почети постављати сва та питања у оквиру који делује", рекао је Вецхслер. "Имамо модел који је довољно јефтин рачунски, да у суштини можемо израчунати цео универзум за око секунде. Тада си можемо приуштити то милионима пута и истражити сав простор параметара."
Истраживачка група објавила је своје резултате у септембарском броју часописа Месечна обавештења Краљевског астрономског друштва.
