انبساط کیهان شبیه سازی شد!

بیگ بنگ: کیهان به صورت دائمی در حال انبساط است. تغییر می کند و ساختارهای جدید ادغام شده ای را به وجود می آورد، اما کیهان چگونه تکامل می یابد؟ فیزیکدانان دانشگاه ژنو، یک کد حاصل از شبیه سازی عددی را گسترش دادند که نگاهی اجمالی به مجموعه مراحل شکل گیری ساختارهای کیهانی را پیشنهاد میکند. براساس معادلات اینشتین، این محققان توانستند چرخش زمان-فضا را کامل کنند و دامنه امواج گرانشی را که وجود آنها برای اولین بار در دوازدهم فوریه سال ۲۰۱۶ تایید شده بود را، حساب کنند.

در این تصویر امواج گرانشی تولید شده در حین شکل گیری و تکامل ساختارهای کیهانی نشان داده شده است.

در این تصویر امواج گرانشی تولید شده در حین شکل گیری و تکامل ساختارهای کیهانی نشان داده شده است.

به گزارش بیگ بنگ، تا کنون دانشمندان شکل گیری بزرگ مقیاس محاسبات ِ کیهان شناسی مربوط به گرانش نیوتنی که بر پایه شبیه سازی های عددی بوده، را مورد بررسی قرار می دادند. این کدها نشان میدهند که فضا خود به خود تغییر نمیکند و گفته میشود که با گذشت زمان، همچنان ثابت است. این شبیه سازی ها فقط در صورت حرکت آرام کیهان دقیق میباشند، یعنی در سرعتی حدود سیصد کیلومتر بر ثانیه. گرچه وقتی که ماده دچار حرکت های کوچکی در سرعت زیاد میشود، این کد فقط به محاسبات تقریبی منتهی میشود. بعلاوه، این موضوع نوسانات انرژی تاریک را بیان نمیکند که با استناد به داده ها هفتاد درصد از کل انرژی کیهان را تشکیل داده( سی درصد بقیه شامل ماده تاریک و بقیه ماده ی عادیست)، و مسئول انبساط شتابدار جهان میباشد. پس، لازم بود تا یک راه جدید برای شبیه سازی شکل گیری ساختارهای کیهانی پیدا شود و اجازه به مطالعه و بررسی این دو پدیده بدهد.

تئوری کلی نسبیت به کار بسته شد

تیمی از محققان به رهبری “روث دُورر” از دپارتمان فیزیک در دانشکده علوم پایه سوئیس، کُدی به نام Gevolution یا تکامل نیروی گرانش، را بر مبنای تئوری نسبیت ارائه کردند. در واقع نسبیت فضا-زمان را وابسته به حرکت در نظر میگیرد و بیان میکند زمان – فضا دائما در حال تغییرند که برخلاف فضای ایستا در تئوری نیوتن است. هدف این پژوهش حدس مفهوم امواج گرانشی و کشش چارچوب (دوران زمان-مکان) و در نهایت درک ساختارهای کیهانی میباشد. جزئیات این شبیه سازی را ویدئوی زیر مشاهده کنید:

برای انجام این کار، فیزیکدانان یک مکعب در فضایی که از شصت میلیارد ناحیه بصورت ذره های جداگانه(هر ذره نشان دهنده ی یک کهکشان) تشکیل میشد ایجاد کرده و آن را مورد بررسی قرار دادند. به لطف کتابخانه LATfield 2 محققان توانستند معادلات دیفرانسیل با مشتقات جزئی غیر خطی را حل کنند، آنها همچنین با ابر کامپیوتری در سوئیس، توانستند که حرکت هر ذره را بررسی کرده و متریک یا همان فاصله و زمان میان دو کهکشان در کیهان را با توجه به معادلات اینشتین حساب کنند. نتایج این محاسبات به اندازه گیری اختلاف بین نتایج بدست آمده از gevolution و کدهای نیوتنی کمک میکند. این مسئله این امکان را میدهد تا اثر کشش چارچوب و امواج گرانشی معرفی شده توسط شکل گیری ساختارهای کیهانی، اندازه گیری شوند.

امواج گرانشی و کشش-چارچوبی حدس زده شده توسط gevolution

در واقع امواج گرانشی و کشش-چارچوبی تا زمان ایجاد ِ کد gevolution در شبیه سازی ها دخیل نشده بودند. این موضوع راهی را برای مقایسه ی نتایج شبیه سازی تکاملی کیهان، باز میکند. فیزیکدانان با کد جدیدشان می توانند تا تئوری نسبیت را با مقیاس بزرگتر آزمایش کنند. برای رساندن این تحقیق به حداکثر خود، پروفسور روث دورر و تیم وی کد gevolution خود را عمومی میکنند. تا شاید این تحقیق در آینده نزدیک بتواند به رمزگشایی انرژی تاریک کمک کند. جزئیات بیشتر این پژوهش در مجله Nature physics منتشر شده است.

ترجمه: سلما قیومی / سایت علمی بیگ بنگ

منبع: phys.org

image_pdfimage_print
(13 نفر , میانگین : 5٫00 از 5)
لینک کوتاه مقاله : http://bigbangpage.com/?p=46389
تحریریه‌ی بیگ بنگ

تحریریه‌ی بیگ بنگ

وب سایت بیگ بنگ یک سایت علمی، تحقیقاتی میباشد که توسط تعدادی از علاقمندان به علم و دانش اداره می شود. این سایت از اواخر سال 1390 تاکنون به فعالیت خود در این حوزه ادامه داده است.

شما ممکن است این را هم بپسندید

۳ پاسخ‌ها

  1. علی گفت:

    با این همه تحقیقات پیچیده آیا دانشمندان موفق شدن با کنترل فضا !و جابجایی کهکشانها در آسمان ، مسیر انبساط عالم را نسبت به زمین ببیندو تشخیص بدهند ?! یا اینکه انبساط عالم فقط توانستند با فرمولهای فیزیک اثبات کند? اگر واقعا تشخیص آن قابل مشاهده است پس باید نقطه انفجار بیگ بنگ را در آسمان زمین تشخیص بدهند و فاصله ما از این نقطه بدانند!! با اون مثال قدیمی که وقتی سنگی را داخل آب می اندازیم موجی از محل فرود به سورت دایره شروع به دور شدن از مرکز میکند اگر آن را بیگ بنگ در نظر بگیریم باتوجه به تغییراتی که تو آسمان قابل مشاهدهاست مشخص نمیشه زمین ما تو چه نقطه ای از این دایره قراردارد به نظر من وقتی دانشمندان میتونند ۴۳ کهکشان با فاصله بیش از ۱۳میلیارد سال نوری را داخل آسمان تشخیص بدهند پس میتونند با کنترل همین تعداد کهکشان مسیر جابجایی اونا رصد کنند و حتی ابعاد جهان را تخمین بزنند بگن ما کجای این عالمیم شمال!? جنوب!? شرق!? غرب!?و هزار سوال دیگه را ج بدهند!

    • سمیر الله وردی گفت:

      درود به شما، بله دوست گرامی ، اولین بار دانشمندان تقریبا از یک قرن پیش با مشاهده ی انتقال به سرخ کهکشان ها پی بردند که اکثر کهکشان ها با سرعتی بسیار در حال دور شدن از ما هستند. در سال ۱۹۱۲ وستو اسلیفر نخستین اثر دوپلر را در یک کهکشان مارپیچی مشاهده کرد و به زودی کشف کرد که تمام این کهکشانها در حال دور شدن از زمین هستند. سپس اودین هابل در سال ۱۹۲۹ از طریق مشاهدات خود و بررسی روی انتقال به سرخ ۲۴ کهکشان و مقایسهٔ آنها با یکدیگر به این نتیجه رسید که کهکشان‌های دورتر با سرعت بیشتری در حال دور شدن هستند، همانطوری که معادلات اینشتین پیش بینی کرده بودند. دانشمندان پی بردند که جهان با سرعت زیادی در حال انبساط و بزرگ تر شدن می باشد. همانگونه که ستاره شناسان با مشاهده و بررسیِ ۱۴۰٫۰۰۰ اختروش (کهکشان هایی با یک سیاهچاله ی فعال در مراکزشان)، در هم اکنون نیز تایید کردند که این انبساط همچنان با سرعتی زیاد ادامه دارد. شبیه سازی موجود در این مقاله ی جدید، طبق مشاهدات واقعی از ۶۰ میلیارد کهکشان در جهان انجام شده است و تنها محاسبات محض و ساده نمیباشد. در خصوص نقطه ای که بیگ بنگ اتفاق افتاده باید عرض شود که بیگ بنگ در تمام کیهان رخ داده است و اثراتش در تابش پس زمینه ی کیهانی مربوط به دوران نوزادی کیهان مشاهده شده است، در واقع بیگ بنگ یک انفجار ماده در فضای خالی نبوده، بلکه انبساط و رشد سریع خود جهان ما بوده، با بیگ بنگ جهان ما متولد شده، تورم یافته و به انبساطش ادامه داده و دائما بزرگ و بزرگ تر شده است. پیشنهاد می شود کتاب جهان های موازی نوشته میچیو کاکو را مطالعه بفرمایید. موفق باشید

      برای کسب اطلاعات بیشتر مقاله های زیر را مطالعه کنید.
      مرکز جهان کجاست؟

      تاریخچه طنین کیهانی بیگ بنگ

      ادوین هابل کاشف انبساط کیهان

      بیگ بنگ چیست؟

      شواهد بیگ بنگ چیست؟

      اختروش ها داستانِ انبساطِ سریعِ جهان را نشان دادند

  2. محمد گفت:

    سلام
    اول خواستم یه خسته نباشید عرض کنم خدمت همه شما با این سایت فوق العادتون… جداً خسته نباشید
    دوم اگه میشه لینک دانلود این ویدیو رو هم بذارین. خیلی ممنون
    خدا قوت

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *