از شبيه سازي جهاني ابر رايانه CU-Boulder انتظار مي رود كه در جستجوي ماده گم شده كمك كند.(Dec.6.2007 )

عكس گرفته شده بخشي از يك شبيه سازي ابر رايانه از جهان است كه منطقه نا همواري را نشان مي دهد كه هر سطح ان 1.5 ميليارد سال نوري وسعت دارد.درمركز اين منطقه نا هموارشيء درخشاني به صورت يك خوشه ي كهكشاني كه حدود يك ميليون ميليارد برابرجرم خورشيد است ، وجود دارد. در بين رشته هايي كه بيشترين جرم جهان را اندوخته اند و بسيار بزرگ هستند ، محدوده ي خلاء، تقريبا خالي از ماده است.


بر طبق مطالعات جديد ابر رايانه به وسيله ي يك تيم از دانشگاه CU-Boulder بسياري از توده گازي جهان,دربافت پيچيده اي ازرشته هاي كيهاني شكل گرفته است كه به اندازه ي صدها ميليون سال نوري گسترش يافته است.

پروفسور جك برنز از بخش فيزيك نجومي و وزارت علوم نجومي مي گويد: مطالعات نشان داده است كه قسمت قابل توجهي از گاز در رشته ها يي--كه خوشه هاي كهكشاني را به هم متصل مي كنند--از مشاهده مسقيم در ابر هاي گازي عظيم در فضاي بين كهكشاني شناخته شده به عنوان محيط داغ گرم ترشده ميان كهكشاني warm-hot intergalactic medium or WHIM پنهان شده است.


اين تيم يكي از بزرگترين شبيه سازيهاي ابر رايانه اي را از نظام كيهاني ارائه كرده است كه2.5درصداز جهان مرئي را با استفاده از رايانه براي مدلسازي منطقه اي كه بيش از 1.5ميليارد سال نوري طول دارد را پر ميكند.يك سال نوري حدودا برابر با شش تريليون مايل است.

مقاله اي با اين موضوع در Decمنتشر خواهد شد. شماره 10 ژورنال اف آستروفيزيكس .علاوه بر گفته هاي برنز، اين مقاله توسطCU-Boulder با همكاري اريك هالمن از انجمن فيزيك امريكا،اشيا از آزمايشگاه بين المللي لوس آلاموس،ديگو و هاركنس از مركز ابرمحاسباتي سن ديگو تاليف شده است.

برنز مي گويد: اين موضوع محققان را نزديك به يك دهه براي توليد يك كد فوق العاده پيچيده ي كامپيوتري كه شبيه سازي را دسته بندي مي كند درگير كرد كه در واقع تمام حالات فيزيك شناخته شده، از جهان گذشته نزديك به انفجار بزرگ را يگانه ميكند.اين شبيه سازي -- كه از تكنيكهاي عددي پيشرفته براي بزرگنمايي روي ساختارهاي جالب در جهان استفاده ميكند-- حركت ماده را وقتي كه به علت گرانش متلاشي شده و به قدر كافي چگال شده را به فرم رشته هاي كيهاني و ساختارهاي كهكشان مدلسازي كرده است.

برنزمي گويد: ما اين را به عنوان يك تحول واقعي در طول تكنولوژي و پيشرفتهاي علمي مي بينيم.ما معتقديم كه اين تلاش براي ما يك قدم قابل توجهي نزديك به فهم جزء اصلي و بنيادي جهان است.

برنز مي گويد: بر طبق يك مدل كيهان شناختي استاندارد، جهان شامل%25ماده ي تاريك و%70انرژي تاريك و%5ماده ي معمولي است.ماده معمولي عمدتاشامل باريونها-هيدروژن ، هليوم و عناصر سنگين تر است و مشاهدات نشان ميدهد كه حدود %40از باريونها براي ما غير قابل توجيه هستند.بسياري از اختر فيزيكدانان بر اين باورند كه باريون هاي گمشده در محيط داغ ميان كهكشاني گرم تر شده (WHIM)هستند.

برنز كسي كه همراه با هالمن در مركز نجوم فضايي و فيزيك نجومي CU-Boulderهمكاري مي كند، مي گويد:
در سالهاي آينده ،من معتقدم كه اين رشته ها ممكن است با استفاده از تلسكوپ هاي مدرن در(WHIM) قابل كشف باشند.ما فكر مي كنيم ،زمانيكه شروع به ديدن اين رشته ها كنيم و طبيعت آنها را بفهميم بيشتر در باره باريونهاي گم شده در جهان ياد خواهيم گرفت.

دو عدد از تلسكوپ هاي اصلي كه اخترفيزيكدانان در تحقيقاتشان براي (WHIM) استفاده خواهند كرد،يكي تلسكوپ 10 متري در قطب جنوب درآنتاراكتيكا و ديگري تلسكوپ Cornell-Caltech AtacamaياCCAاست كه در بيابان اتاكاما ي چيلي ساخته شده است.دانشمندانCU-Boulder در هر دو مشاهده همكاري كرده اند.

تلسكوپ CCA پرتوهايي را ازطول موج هاي زير ميلي متري كه بلند تر از امواج مادون قرمزاما كوتاه تراز امواج راديويي هستند، جمع اوري خواهد كرد.اين داده ها منجمان را قادر به عقب رفتن در زماني كه اولين كهكشان ها پديدار شدند خواهد ساخت. تنها يك ميليارد سال نوري يا بيشتر،بعد از انفجار بزرگ-- به آنها اجازه مي دهد كه در مورد تحولات ابتدايي و فرايند شكل گيري اين كهكشانها اطلاعاتي بدست اورند.

برنزمي گويد:تلسكوپ قطب جنوب طول موج هاي ميلي متري وزير ميلي متري وريزموج از يك طيف را نمود مي كند كه براي تحقيق مورد استفاده قرار مي گيرد،از جمله موارد ديگر،پرتوي باقي مانده ي ريز موج كيهاني - باقي مانده هاي سرد شده از انفجار بزرگ،محققان اميدوارند كه با استفاده از اين تلسكوپ ها گرماي پرتوي باقي مانده ي كيهاني راوقتي كه در ميان (WHIM) در حركت است تخمين بزنند و از تغييرات دماي پرتو به عنوان يك نوع ردياب در رشته هاي عظيم استفاده كنند.

تيم رهبريCU-Boulder يك كد رايانه اي را براي تمام 500،000 پردازشگر دو مركز ابر رايانه ساعتها به كار انداخت-مركزابر رايانه سن ديگو و مركز بين المللي براي كاربردهاي ابر محاسباتي در دانشگاهUrbana-Champaign-اين تيم حدود 60 ترا بايت از داده ها را در خلال محاسبات ايجاد كرده است،كه با3-4 برابر نسخه هاي ديجيتال در كل ظرفيت كتابخانه ي كانگرس در ايالت متحده هم ارز است.

برنزمي گويد:يك كد كامپيوتري سطح بالاكه براي شبيه سازي جهان استفاده مي شودهمانند به كدي است كه براي شبيه سازي پيچيده ي ابررايانه از جو و تغييرات آب و هوايي زمين استفاده مي شود،نظر به اينكه هر دو تحقيق به سختي، روي شاره ي ديناميكي متمركز مي شوند.

نشريه فيزيك نجومي به وسيله سازمان ناسا و سازمان علمي بين المللي و وزارت انرژي ايالت متحده از طريق آزمايشگاه بين المللي لوس آلاموس پشتيباني شده است