محاكاة بحاسوب فائق تتتبّع نشأة المجرات الأولى

طوّر علماء محاكاة حاسوبية تتتبّع نحو ملياري سنة من عمر الكون الفتي، وترصد كيف تشكّلت النجوم والمجرات الأولى وغيّرت الغاز المحيط بها. وتحمل المحاكاة اسم Lumina، وتجمع بين رؤية كونية واسعة وتفاصيل كافية لدراسة المجرات كلٌّ على حدة أثناء تشكّلها.

وطوّر النموذج باحثون من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا وجامعة هارفارد ومؤسسة سميثسونيان ومؤسسات شريكة، وشُغّل على الحاسوب الفائق Frontier في مختبر أوك ريدج الوطني بولاية تينيسي في الولايات المتحدة. وهو يتتبّع المادة المظلمة والغاز والنجوم والإشعاع ضمن حجم يعادل نحو مئة ضعف الحجم الذي غطته محاكاة سابقة مماثلة.

ومن أبرز إنجازاته نمذجة التغيرات في كلٍّ من الهيدروجين والهيليوم حين ينزع الإشعاع الإلكترونات منهما، في عملية تُعرف بإعادة التأيّن. وفي المحاكاة، يتسبب ضوء النجوم والمجرات المبكرة في تحوّل الهيدروجين، فيما يتسبب إشعاع أعلى طاقة مرتبط بثقوب سوداء فائقة الكتلة تلتهم المادة بنشاط في التغيرات التي تطرأ على الهيليوم.

وهذه تنبؤات وليست أرصادًا مباشرة. ويتيح الفريق Lumina لعلماء آخرين كي يقارنوا المجرات التي تحاكيها بأرصاد تلسكوبات مثل جيمس ويب وبالمسوحات المستقبلية. ويمكن لهذه المقارنات اختبار تفسيرات نشأة البنى الكونية الأولى، وكشف الجوانب التي تحتاج فيها النظريات القائمة إلى مزيد من العمل.