Hình ảnh mô phỏng cho thấy sự phân bố vật chất trong Vũ trụ. Tín dụng hình ảnh: MPG. Nhấn vào đây để phóng to.
Tập đoàn Virgo, một nhóm các nhà vật lý thiên văn quốc tế đến từ Anh, Đức, Nhật Bản, Canada và Hoa Kỳ hôm nay (2/6) đã công bố kết quả đầu tiên từ sự mô phỏng lớn nhất và thực tế nhất về sự phát triển của cấu trúc vũ trụ và sự hình thành của các thiên hà và chuẩn tinh. Trong một bài báo được xuất bản trên tạp chí Nature, Virgo Consortium cho thấy cách so sánh dữ liệu mô phỏng như vậy với các khảo sát quan sát lớn có thể tiết lộ các quá trình vật lý làm cơ sở cho việc xây dựng các thiên hà và lỗ đen thực sự.
Mô phỏng thiên niên kỷ của người Viking đã sử dụng hơn 10 tỷ hạt vật chất để theo dõi sự phát triển của sự phân bố vật chất trong một khu vực của Vũ trụ trong hơn 2 tỷ năm ánh sáng ở một bên. Nó giữ siêu máy tính chính tại Trung tâm siêu máy tính Max Planck Society ở Garched, Đức chiếm hơn một tháng. Bằng cách áp dụng các kỹ thuật mô hình tinh vi vào 25 Terabyte (25 triệu Megabyte) sản lượng được lưu trữ, các nhà khoa học Xử Nữ có thể tạo lại lịch sử tiến hóa cho khoảng 20 triệu thiên hà, tạo ra khối lượng khổng lồ này và cho các lỗ đen siêu lớn đôi khi được xem là quasar .
Kính thiên văn nhạy cảm với sóng vi ba đã có thể chụp ảnh trực tiếp Vũ trụ khi nó chỉ mới 400.000 năm tuổi. Cấu trúc duy nhất tại thời điểm đó là những gợn sóng yếu trong một biển vật chất và bức xạ đồng nhất. Sự tiến hóa theo hướng hấp dẫn sau đó đã biến những gợn sóng này thành cấu trúc vô cùng phong phú mà chúng ta thấy ngày nay. Đây là sự tăng trưởng mà Mô phỏng Thiên niên kỷ được thiết kế để thực hiện, với mục tiêu song sinh là kiểm tra xem mô hình mới này cho sự tiến hóa vũ trụ có thực sự phù hợp với những gì chúng ta thấy và khám phá vật lý phức tạp tạo ra các thiên hà và các lỗ đen trung tâm của chúng .
Những tiến bộ gần đây trong vũ trụ học chứng minh rằng khoảng 70 phần trăm Vũ trụ của chúng ta hiện tại bao gồm Năng lượng tối, một trường lực bí ẩn đang khiến nó mở rộng nhanh hơn bao giờ hết. Khoảng một phần tư rõ ràng bao gồm Cold Dark Matter, một loại hạt cơ bản mới chưa được phát hiện trực tiếp trên Trái đất. Chỉ có khoảng 5 phần trăm được tạo ra từ vật chất nguyên tử thông thường mà chúng ta quen thuộc, hầu hết trong số đó bao gồm hydro và heli. Tất cả các thành phần này được xử lý trong Mô phỏng thiên niên kỷ.
Trong bài báo Tự nhiên của họ, các nhà khoa học Xử Nữ sử dụng Mô phỏng Thiên niên kỷ để nghiên cứu sự phát triển ban đầu của các lỗ đen. Khảo sát bầu trời kỹ thuật số Sloan (SDSS) đã phát hiện ra một số quasar rất xa và rất sáng xuất hiện để lưu trữ các lỗ đen lớn hơn ít nhất một tỷ lần so với Mặt trời tại thời điểm Vũ trụ chưa đến một phần mười tuổi.
Tiến sĩ Volker Springel (Viện Vật lý thiên văn Max Planck, Garched), người đứng đầu dự án Thiên niên kỷ và là tác giả đầu tiên của bài báo, cho biết , khi chúng tôi thử mô hình hóa thiên hà và chuẩn tinh, chúng tôi thấy rằng một vài lỗ đen khổng lồ hình thành đủ sớm để giải thích cho các quasar SDSS rất hiếm này. Các thiên hà của chúng xuất hiện lần đầu tiên trong dữ liệu Thiên niên kỷ khi Vũ trụ chỉ vài trăm triệu năm tuổi và cho đến ngày nay, chúng đã trở thành các thiên hà lớn nhất tại trung tâm của các cụm thiên hà lớn nhất.
Đối với Giáo sư Carlos Frenk (Viện Vũ trụ Tính toán, Đại học Durham), người đứng đầu Xử Nữ ở Anh, khía cạnh thú vị nhất của kết quả sơ bộ là lần đầu tiên Mô phỏng Thiên niên kỷ chứng minh rằng các mô hình đặc trưng in dấu lên vấn đề phân phối ở các kỷ nguyên đầu và có thể nhìn thấy trực tiếp trong các bản đồ vi sóng, vẫn nên có mặt và có thể phát hiện được trong sự phân bố quan sát của các thiên hà. Giáo sư Frenk nói, sau đó họ sẽ cung cấp cho chúng ta một thước đo tiêu chuẩn để mô tả lịch sử hình học và giãn nở của vũ trụ và để tìm hiểu về bản chất của Năng lượng tối.
Những mô phỏng này tạo ra những hình ảnh đáng kinh ngạc và đại diện cho một cột mốc quan trọng trong sự hiểu biết của chúng ta về cách thức Vũ trụ sơ khai hình thành. Giám đốc điều hành PPARC, Giáo sư Richard Wade cho biết. Mô phỏng thiên niên kỷ là một ví dụ tuyệt vời về sự tương tác giữa lý thuyết và thí nghiệm trong thiên văn học vì những quan sát mới nhất về các vật thể thiên văn có thể được sử dụng để kiểm tra dự đoán về các mô hình lý thuyết của lịch sử Vũ trụ.
Các ứng dụng thú vị và sâu rộng nhất của Mô phỏng thiên niên kỷ vẫn được đưa ra theo Giáo sư Simon White (Viện Vật lý thiên văn Max Planck), người đứng đầu các nỗ lực của Xử Nữ ở Đức. Các chiến dịch quan sát mới được cung cấp cho chúng tôi thông tin về độ chính xác chưa từng có về các tính chất của các thiên hà, lỗ đen và cấu trúc quy mô lớn của Vũ trụ của chúng ta, ông chú thích. Khả năng của chúng tôi để dự đoán hậu quả của các lý thuyết của chúng tôi phải đạt đến một mức độ chính xác phù hợp nếu chúng tôi sử dụng các khảo sát này một cách hiệu quả để tìm hiểu về nguồn gốc và bản chất của thế giới của chúng tôi. Mô phỏng thiên niên kỷ là một công cụ độc đáo cho việc này. Thách thức lớn nhất của chúng tôi bây giờ là làm cho sức mạnh của nó có sẵn cho các nhà thiên văn học ở khắp mọi nơi để họ có thể chèn mô hình thiên hà và quasar của riêng mình để diễn giải các khảo sát quan sát của riêng họ.
Nguồn gốc: Bản tin PPARC
