Ένα εικονικό σύμπαν που «γεννιέται» μέσα από υπολογιστές επιτρέπει πλέον στους επιστήμονες να παρακολουθούν, με τρόπο πρωτοφανή, την εξέλιξη των πρώτων γαλαξιών. Μέσα από μια νέα, πρωτοποριακή οπτικοακουστική προσομοίωση, η διεθνής ερευνητική ομάδα του προγράμματος COLIBRE δημιούργησε το πιο ρεαλιστικό μοντέλο κοσμικής εξέλιξης που έχει παρουσιαστεί μέχρι σήμερα.
Η προσομοίωση βασίζεται στο καθιερωμένο κοσμολογικό μοντέλο και αποτυπώνει τη δυναμική της ψυχρής σκόνης και των αερίων που αποτελούν τα δομικά στοιχεία των άστρων. Από τον πρώτο δισεκατομμύριο χρόνο μετά τη Μεγάλη Έκρηξη έως σήμερα, το COLIBRE αναπαράγει με εντυπωσιακή ακρίβεια την ανάπτυξη των γαλαξιών, σε συμφωνία με τις παρατηρήσεις του Διαστημικού Τηλεσκοπίου James Webb (JWST).
Ένα σύμπαν σχεδόν αληθινό
Το εικονικό αυτό σύμπαν είναι τόσο ρεαλιστικό, ώστε –όπως παραδέχονται οι ίδιοι οι επιστήμονες– ακόμη και έμπειροι αστρονόμοι δυσκολεύονται να διακρίνουν αν πρόκειται για προσομοίωση ή για πραγματικά δεδομένα. Ο ερευνητής Carlos Frenk, μέλος της ομάδας COLIBRE, δήλωσε χαρακτηριστικά: «Είναι συναρπαστικό να βλέπουμε ‘γαλαξίες’ να ξεπηδούν από τον υπολογιστή μας, αδιαχώριστους από τους πραγματικούς».
Η προσομοίωση πραγματοποιείται στον υπερυπολογιστή COSMA8 του Πανεπιστημίου του Durham και κατάφερε να ξεπεράσει ένα από τα πιο δύσκολα εμπόδια της κοσμολογίας: την ακριβή απεικόνιση του ψυχρού αερίου. Το COLIBRE πέτυχε επίσης να αναπαραστήσει μικροσκοπικούς κόκκους σκόνης, οι οποίοι συμβάλλουν στη δημιουργία μορίων υδρογόνου και προστατεύουν το αέριο από την υπεριώδη ακτινοβολία, επιτρέποντας έτσι τη γέννηση νέων άστρων.
Η σημασία της ψυχρής ύλης
Όπως εξήγησε ο επικεφαλής του προγράμματος Joop Schaye από το Πανεπιστήμιο του Leiden, «πολύ μεγάλο μέρος του αερίου στους πραγματικούς γαλαξίες είναι ψυχρό και σκονισμένο, αλλά οι περισσότερες προηγούμενες προσομοιώσεις το αγνοούσαν. Με το COLIBRE, το εντάσσουμε επιτέλους στην εικόνα».
Παρά την επιτυχία της προσομοίωσης, παραμένει ένα μυστήριο που το JWST συνεχίζει να αποκαλύπτει: τα λεγόμενα «μικρά κόκκινα σημεία». Αυτά τα αινιγματικά αντικείμενα εμφανίζονται περίπου 600 εκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη και εξαφανίζονται όταν το σύμπαν φτάνει την ηλικία του 1,5 δισεκατομμυρίου ετών. Οι επιστήμονες υποθέτουν ότι πρόκειται για πρώιμους «σπόρους» μαύρων τρυπών.
Η έρευνα συνεχίζεται
Αν και οι περισσότερες προσομοιώσεις ολοκληρώθηκαν το 2025, αρκετές εξακολουθούν να «τρέχουν», ενώ η ανάλυση των δεδομένων που έχουν ήδη παραχθεί θα απαιτήσει χρόνια. Ο James Trayford από το Πανεπιστήμιο του Portsmouth, υπεύθυνος για το μοντέλο σκόνης και τη μετατροπή των δεδομένων σε ήχο, σημείωσε: «Δεν μας συναρπάζει μόνο η επιστήμη, αλλά και οι νέοι τρόποι με τους οποίους μπορούμε να την εξερευνήσουμε».
Η έρευνα του COLIBRE δημοσιεύθηκε στο επιστημονικό περιοδικό Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, προσφέροντας ένα νέο παράθυρο στην κατανόηση της εξέλιξης του σύμπαντος και επιβεβαιώνοντας τη δύναμη της σύγχρονης υπολογιστικής αστροφυσικής.
