Naučnica poreklom iz Srbije, Debora Šijački, objavila je u časopisu Nature do sada najdetaljniju kompjutersku simulaciju evolucije univerzuma
Tekst: Boris Klobučar
Tim astrofizičara sa najpoznatijih svetskih univerziteta, uključujući dr Deboru Šijački sa Instituta za astronomiju na Kembridžu, sastavili su preko stotinu hiljada linija kompjuterskog koda koji simulira evoluciju Kosmosa na način na koji je to do sada bilo nemoguće. Trinaest milijardi godina sabijeno je u dva minuta i dvadeset sekundi u kojima vidimo procese formiranje galaksija, zvezda i planeta u visokoj rezoluciji, sa velikom fizičkom tačnošću, na ogromnoj skali.
Debora Šijački, trenutno profesorka na Kembridžu i dobitnica stipendije Instituta Hablovog svemirskog teleskopa, jedne od tri najprestižnije stipendije koju dodeljuje NASA, deo je internacionalnog tima naučnika koji je radio na Illustrisu. Naučnicima je bilo potrebno pet godina rada da razviju ovaj projekat. Konačni proračuni su trajali tri meseca, koristeći paralelno 8000 kompjuterskih procesora; ekvivalent ovome je da bi jednom računaru bilo potrebno 2000 godina da obavi iste kalkulacije.
U svom objašnjenju Illustrisa, Debora kaže da uz pomoć ove simulacije možemo uzeti jednu galaksiju, poput Mlečnog puta, i pratiti njenu evoluciju od nastanka, kroz mlađe periode, pa sve do danas. Illustris nam po prvi put omogućava da posmatramo kako su se sve te raznovrsne galaksije, i crne rupe u njihovim centrima, formirale, i u tom smislu on je neverovatno tehnološko dostignuće.
Zašto je nastao Illustris?
Standardni kosmološki model pretpostavlja nepoznate forme, takozvanu tamnu materijiu i tamnu energiju, kao dominantne u trenutnom sastavu univerzuma. Da bi testirali ovu teoriju, potrebna su precizna merenja vidljive materije, koja se direktno može posmatrati u obliku zvezda, gasova, crnih rupa i pre svega galaksija kao osnovnih jedinica strukture univerzuma. Cilj projekta je da se galaksije prikažu kompjuterski, a zatim da se dobijena simulacija uporedi sa realnom slikom svemira.
U poslednjih dvadesetak godina nastalo je mnogo simulacija vidljive, kao i tamne materije, koje za faktore uglavnom uzimaju samo gravitacione interakcije. Illustris je toliko važan jer pri proračunu, pored gravitacione interakcije materije, prati i hidrodinamiku, odnosno kretanje kosmičkih gasova, širenje svemira, kao i formiranje galaksija i crnih rupa. U obzir uzima i hemijske reakcije u samim gasovima, zračenja, kao i magnetna polja. Rezultat je verni prikaz preko deset hiljada galaksija sa različitim brzinama rasta, velikim opsegom masa, dimenzija i oblika, i sve to u veoma visokoj rezoluciji.
Dosadašnji rezultati
Rezultati Illustrisa moraju biti verni prikaz realnosti kako bi se mogli koristiti u otkrivanju fenomena u nastanku i razvoju galaksija. Neke kosmičke fenomene, poput rađanja zvezda, nemoguće je precizno snimiti, pa kompjuterske simulacije moraju da koriste veliki broj matematičkih aproksimacija, odnosno pojednostavljenja.
Upravo zbog toga, Debora Šijački i njen tim morali su se uveriti da je simulacija realan prikaz prirodnog stanja. U mnogobrojnim poređenjima i merenjima, Illustris je pokazao da uspešno savladava kompleksne zadatke: on reprodukuje osobine galaksija i njihove međusobne interakcije, količinu gasova u univerzumu i njihovu lokaciju, proučava sastav galaksija, njihovu evoluciju tokom vremena i rekonstruiše mnoge druge procese koji su se odvijali u Kosmosu tokom prethodnih 13,7 milijardi godina. Sa dosadašnjim rezultatima, ovo je najdetaljnija i najvernija kosmološka simulacija do sada.