Lumina Simülasyonu: Evrenin İlk 2 Milyar Yılını Süper Bilgisayarda Canlandırdı

Bilim insanları, evrenin Büyük Patlama sonrası ilk iki milyar yılını yeniden yaratmak için şimdiye kadar yapılmış en büyük ve en ayrıntılı kozmik simülasyonlardan birini hayata geçirdi. Harvard‑Smithsonian Ortak Astronomi Merkezi’nden araştırmacılar, "Lumina" adını verdikleri bu sanal evreni, James Webb Uzay Teleskobu (JWST) ve Nancy Roman Uzay Teleskobu gibi yeni nesil gözlem araçlarının verileriyle karşılaştırarak kozmik evrimin ilk aşamalarını daha iyi anlamayı hedefliyor.

Lumina, kozmik radyasyon hidrodinamiği alanında bir ilk olarak, karanlık madde, normal madde ve ışınım arasındaki etkileşimleri 1,5 milyar ışık yılı kenar uzunluğunda bir küp içinde modelleyerek, önceki çalışmalardan 100 kat daha geniş bir hacmi kapsıyor. Bu devasa ölçek, modern teleskopların gözlemlediği dev galaksi kümeleriyle aynı büyüklükte bir sanal evren sunuyor. Simülasyon, özellikle hidrojen ve helyumun iyonlaşma süreçlerini aynı anda izleyebildiği için, erken dönem galaksilerin nasıl oluştuğu ve çevrelerindeki gaz bulutlarını nasıl etkilediği konularında yeni içgörüler sağlıyor.

Projenin lideri ve ITC Bursiyeri Oliver Zier, "JWST sayesinde erken evren artık astrofiziğin en heyecan verici sınırlarından biri haline geldi. Teorilerimizi ayrıntılı tahminlere dönüştürmek ve bu tahminleri gözlemlerle test etmek için yıllarca süren yoğun bir çalışma gerektirdi" diyerek, simülasyonun bilimsel değerine vurgu yaptı. Aaron Smith da, "Hem hidrojen hem de helyumun modern hâline dönüşümünü bu kadar büyük bir hacimde, galaksileri ve ışık kaynaklarını çözünürlük kaybı olmadan izleyebildiğimiz için çok şanslıyız" şeklinde görüşlerini paylaştı.

Lumina’nın bu kadar geniş bir alanı ayrıntılı bir şekilde modelleyebilmesinin arkasında, Tennessee’deki Oak Ridge Ulusal Laboratuvarı’nda bulunan dünyanın en hızlı süper bilgisayarlarından biri olan Frontier yer alıyor. Araştırma ekibi, bu devasa işlem gücünden yararlanmak için 15.000’den fazla grafik işleme birimini (GPU) kullandı. Bu sayede, kozmik yapının büyük ölçekli evrimini yakalarken aynı zamanda tek tek galaksilerin, yıldızların ve kara deliklerin oluşum süreçlerini de detaylı bir biçimde inceleyebildiler.

Simülasyonun sunduğu zengin veri seti, bilim insanlarına erken evrende gaz akışları, kozmik ışınımın etkileri ve yıldız oluşum oranlarının neden olduğu bölgesel farklılıklar gibi konularda yeni sorular sorabilme imkânı tanıyor. JWST ve Roman gibi uzay teleskoplarından elde edilen gözlem sonuçlarıyla Lumina’nın tahminlerini yan yana koyarak, mevcut kozmolojik teorilerin ne kadar sağlam olduğu test edilecek; beklenmedik uyumsuzluklar ise evrenin temel yasalarına dair henüz keşfedilmemiş fiziksel süreçleri ortaya çıkarabilir.