En Gelişmiş Evren Simülasyonu IllustrisTNG

illustrisTNG-Illustris_TNG-illustris-galaksi-evrenAstrofizikçiler evrenin en detaylı bilgisayar simülasyonunu hazırladı. IllustrisTNG, 1 milyar ışık yılı küplük uzay boşluğunun simülasyonunu yapıyor. Milyarlarca galaksinin, evrenin doğuşundan bu yana geçen 13,8 milyar yılda uzayda nasıl hareket ettiğini gösteriyor. IllustrisTNG simülasyonu karanlık madde ve karanlık enerjiyi aramakta kullanılacak.

Evrenin nasıl oluştuğunu anlamak için

Bugün 90 milyar ışık yılı çapında ve 13,78 milyar yaşında olan gözlemlenebilir evrende 2 ila 10 trilyon galaksi olduğu tahmin ediliyor. Evrenin nasıl oluştuğu ve günümüze nasıl geldiğini anlamak için bu galaksilerin son 13 milyar yıldaki hareketlerinin bilgisayar simülasyonunu yapmak şart.

Böylece hem galaksilerin evrimini daha iyi anlayabilir hem de evrenin genişlemesinden sorumlu karanlık enerji ve görünmez karanlık maddenin ne olduğunu çözebiliriz (Karanlık enerji evrenin son 5 milyar yılda hızlanarak genişlemesinden sorumlu. Karanlık madde ise galaksileri bir arada tutan ek yerçekimini sağlıyor).

Karanlık maddenin galaksilerin oluşması, şekillenmesi ve kümeler halinde gruplanmasında etkili olduğunu biliyoruz. Galaksilerin merkezindeki süper kütleli aktif kara delikler de uzaya ışık hızının yüzde 10 ile 90’yla giden gaz jetleri püskürtüyor. Bütün bunlar yıldız sistemleri ve gezegenlerin oluşumu etkiliyor.

İlgili yazı: Düz Dünya Teorisini Çürüten 12 Kanıt

illustrisTNG-Illustris_TNG-illustris-galaksi-evren

IllustrisTNG simülasyonu üzerinde teleskoplarla çekilen fotoğrafların evrenin neresinde yer aldığını görebilirsiniz.

 

Araç takip sistemi gibi

Sonuçta astrofizikçiler galaksilerin hareketini tıpkı trafiğe çıkan ticari araç filoları gibi takip etmek istiyor. Bunun için de süper bilgisayarla evren simülasyonları yapıyor.

Son olarak Alman astrofizikçiler ülkenin en güçlü süper bilgisayarı olan Hazel Hen ile IllustrisTNG simülasyonunu yaptılar. 2014 tarihli İlk Illustris simülasyonunun devamı olan IllustrisTNG’nin ismi aslında Illustris gelecek kuşak anlamına geliyor.

İlgili yazı: İnternetinizi Uçuracak En İyi 10 Modem

illustrisTNG-Illustris_TNG-illustris-galaksi-evren

Evrendeki farklı galaksi türleri. Büyütmek için tıklayın.

 

Neden simülasyon?

Bilim insanları galaksileri teleskopla gözlemledikleri zaman onları iki boyutlu görseller halinde görüyorlar. Galaksilerin uzaydaki üç boyutlu dağılımını çıkarmaları elbette mümkün. Ancak, söz konusu yöntem galaksilerin son 13 milyar yılda bugünkü şeklini nasıl aldığı ve gruplandığı hakkında yeterli bilgi sağlamıyor.

Bu sorunu çözmenin tek yolu en az 1 milyar ışık yılı küp hacmindeki bir uzay parçasında bulunan galaksilerin son 13 milyar yıldaki hareketlerini gösteren bilgisayar simülasyonları yapmak. Flatiron Enstitüsü Bilgisayarlı Destekli Astrofizik Merkezi’nden (CCA) Shy Genel konuyu şöyle açıklıyor:

“Bilgisayar simülasyonu bizi milyarlarca galaksiyi tek tek incelemek gibi imkansız bir işten kurtarıyor. Simülasyon yaparak bütün bu galaksilerin özelliklerini toplu olarak inceliyor ve zamanla nasıl değişim geçirdiğini görebiliyoruz.”

Uluslararası çaba

Bilimin sınırları olmadığı için IllustrisTNG simülasyonu dünyanın dört bir yanındaki üniversitelerin ortak çabasıyla tamamlandı (ve gönül ister ki Türkiye de bu tür çok uluslu projelerde yer alsın): CCA’ya ek olarak MIT, Harvard Üniversitesi, Cambridge Üniversitesi, Heidelberg Teorik Araştırmalar Enstitüsü ve Gelişmiş Araştırmalar Enstitüsü projeye destek verdi.

İlgili yazı: Mobil İnternette Video İzleme Rehberi

illustrisTNG-Illustris_TNG-illustris-galaksi-evren

Resimdeki cisimlerin parlaklığı kütle yoğunluğunu ve renkler de sıradan maddenin ortalama gaz sıcaklığını gösteriyor. Resmin iki dikey kenarı arasında yaklaşık 1,2 milyar ışık yılı var. Simülasyon galaksi oluşumunun manyeto-hidrodinamik evrimini gösteriyor (galaksiler arası uzaydaki manyetik alan çizgilerinde sıvı gibi akan gazın yeni galaksiler oluşturması). Simülasyon 30 milyar hareketli pikselden oluşuyor. Negatif resimde uzay beyaz görünüyor. Noktalar ise galaksi değil, yüzlerce ve binlerce galaksiden oluşan kümeler.

 

18 Farklı Simülasyon

Bilgisayar simülasyonu derken bunu basit bir online video oyunu gibi düşünmeyin: IllustrisTNG yıldızlararası gazın manyetik akışından süper kütleli kara delik kaynaklı gaz jetlerine kadar evrendeki birçok oluşumu inceliyor. Bu sebeple de galaksilerin farklı özelliklerini analiz eden 18 ayrı simülasyondan oluşuyor.

Yüksek çözünürlüklü

Bilgisayar simülasyonlarında dört ana detay var:1) Simülasyona konu olan gökcismi sayısı (galaksiler), 2) Bu galaksilerin detay düzeyi (piksel çözünürlüğü), 3) Simülasyona konu uzay boşluğunun hacmi ve 4) Simülasyon süresi (IllustrisTNG için evrenin oluşumundan günümüz ve uzak geleceğe).

İlgili yazı: Kodlama İçin En Gerekli 16 Programlama Dili

illustrisTNG-Illustris_TNG-illustris-galaksi-evren

Bu resimde de 100 bin parsek (360 bin ışık yılı) kalınlığındaki bir gaz diliminin akış hızını görüyoruz. Merkezde ise bilinen en kütleli galaksi kümelerinden biri yer alıyor. Koyu bölgelerde gaz hızı düşük; ama beyaz bölgelerde gaz akışı saniyede 1000 km’yi aşıyor. Bu simülasyonda ağsı gaz akışının merkezinde bir de süper kütleli kara delik bulunuyor. Böylece kara delikler ve yıldızlar arası gazın karanlık maddeyle birlikte galaksi oluşumunu nasıl yönlendirdiğini görüyoruz.

 

500 terabayt

Bir daha internetten bilgisayar oyunu satın aldığınız zaman 40 GB’lık dosyayı bilgisayara indirmeniz 8 saat sürüyor diye yakınmayın: IllustrisTNG tam 500 terabaytlık bir program. Yine de bilgisayarda 4 yıl simülasyon yapmak evrenin gelecekte nasıl değişeceğini görmek için 5 milyar yıl beklemekten iyi.

Üstelik macera daha yeni başlıyor: IllustrisTNG 4 yılda ancak bitti; ama Heidelberg Teorik Araştırmalar Enstitüsü’nden Volker Springel’in dediği gibi, simülasyondaki detayların insan gözü ve bilgisayarlarla analiz edilmesi en az 5 yıl alacak.

Çarpışan galaksiler

Nitekim daha şimdiden yaşadığımız evreni daha yakından tanımaya başladık: Artık galaksileri oluşturan, ama uzaktan bakınca iyi görülmeyen soluk yıldız kümelerinin nasıl çarpıştığını biliyoruz. Çarpışan galaksilerdeki yıldızların nasıl iç içe geçerek yeni kümeler oluşturduğunu daha iyi anlayabiliyoruz. Samanyolu ve Andromeda 4 milyar içinde çarpışacağı içini bunu bilmek gerekiyor.

İlgili yazı: Evren Bir Simülasyon mu?

illustrisTNG-Illustris_TNG-illustris-galaksi-evren

Bu resimde ise yıldızlararası mesafelerde etkili olan manyetik alan şiddetini görüyoruz. Mavi/mor bölgelerde manyetik alan zayıfken ve kozmik ağı oluştururken, turuncu ve beyaz noktalarda güçlü manyetik alanlar görülüyor. Bu alanları kara delikler, nötron yıldızları ve yıldız kümeleri oluşturuyor. Bunlar galaksilerin ve galaksi halelerinin içinde yer alıyor. Simülasyon 36 milyon ışık yılı genişliğindeki bir alanı kapsıyor.

 

Süper kütleli kara delikler

Bu konuyu defalarca yazdım, ama kara delikler hakkında devamlı yeni şeyler öğreniyoruz: Örneğin kara deliklerin kendi galaksilerinde yeni yıldızlar oluşmasını engellediğini biliyoruz. Aktif kara delikler yıldız oluşumu için gereken moleküler hidrojen gazını uzaya üflüyor.

Öte yandan, aktif kara delikler komşu ve uydu galaksilerde yıldız oluşumunu tetikliyor; çünkü üfledikleri gazlar yerel galaksi gazıyla çarpışıp sıkışınca yeni güneş ve gezegenler doğuyor. IllustrisTNG verilerini gerçek gözlemlerle karşılaştıran astrofizikçiler teorilerini rafine edebiliyorlar.

Nitekim kara deliklerin kısa mesafede ışık hızının yüzde 90’ıyla püskürttüğü gaz jetlerinden gelen seyrek moleküllerin, 1 milyon ışık yılı mesafede bile ışık hızının yüzde 10’uyla yol alabildiğini keşfettik ve bu bile evren hakkındaki görüşümüzü değiştirdi.

Sonuç olarak IIlustrisTNG evrensel ufkumuzu genişletti. Peki yaşadığımız evren bir bilgisayar simülasyonu mu? Onu da ilgili yazıda, Evren içi boş bir hologram mı başlığında ve en yeni Twitter floodumda ele aldım. Güzel bir hafta sonu dilerim.

IllustrisTNG


1First results from the Illustris simulations

Add a Comment

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

*