كيف كان الكون في وقت مبكر من تاريخه ، بعد 500 مليون سنة فقط من الانفجار العظيم؟ في الوقت الحالي ، ليس لدينا طريقة "للنظر" إلى الوراء بهذا التلسكوب ، ولكن علماء الكونيات من جامعة دورهام في المملكة المتحدة استخدموا محاكاة الكمبيوتر للتنبؤ بكيفية ظهور الكون المبكر. تصور الصور "الفجر الكوني" وتحسب تشكيل المجرات الكبيرة الأولى. تحاول المحاكاة أيضًا تمييز الدور الذي لعبته المادة المظلمة في تكوين المجرات. قال ألفارو أورسي ، المؤلف الرئيسي للدراسة في معهد الكونيات الحاسوبية التابع لجامعة دورهام ، "إننا ننظر إلى الماضي بشكل فعال في الوقت المناسب ، ومن خلال القيام بذلك ، نأمل أن نتعلم كيف صنعت المجرات مثل مجرتنا وأن نفهم المزيد عن المادة المظلمة". ). "إن وجود المادة المظلمة هو مفتاح بناء المجرات - بدون المادة المظلمة لما كنا هنا اليوم."
في الصور التي تنتجها محاكاة الكمبيوتر ، تمثل الدوامات الخضراء مادة مظلمة ، والتي يقول العلماء إنها مكون أساسي في تكوين المجرات ، بينما تظهر الدوائر معدل تكوين النجوم في المجرات. تمثل الدوائر الملونة المختلفة لمعانًا متفاوتًا لتكوين النجوم مع كون الأصفر أكثر سطوعًا. تصور الصورة العليا الكون كما كان بعد 590 مليون سنة من الانفجار العظيم ، وتظهر الصورة أدناه الكون بعد مليار سنة من الانفجار العظيم ، حيث تبدأ معدلات تكوين النجوم في الارتفاع.
تم إنشاء أول المجرات من حطام النجوم الضخمة التي ماتت بشكل متفجر بعد وقت قصير من بداية الكون. يتنبأ حساب دورهام بمكان ظهور هذه المجرات وكيف تتطور حتى يومنا هذا ، بعد 13 مليار سنة. على الرغم من أن المجرات اليوم أكبر ، إلا أنها لا تشكل النجوم بالسرعة التي كانت عليها في الماضي. قال الدكتور كارلتون باو ، مؤلف مشارك "تتنبأ أبحاثنا بالمجرات التي تنمو من خلال تكوين النجوم في أوقات مختلفة من تاريخ الكون وكيفية ارتباطها بالمادة المظلمة". "نعطي الكمبيوتر ما نعتقد أنه وصفة لتكوين المجرة ونرى ما يتم إنتاجه والذي يتم اختباره بعد ذلك ضد مشاهدات المجرات الحقيقية."
تُظهر المحاكاة الضخمة كيف تنمو الهياكل في المادة المظلمة مع نموذج يوضح كيف تتصرف المادة الطبيعية ، مثل الغاز ، للتنبؤ بكيفية نمو المجرات. يشعر الغاز بسحب الجاذبية من المادة المظلمة ويتم تسخينه قبل التبريد عن طريق إطلاق الإشعاع وتحويله إلى نجوم. تظهر صور المحاكاة أي المجرات التي تشكل النجوم بقوة في وقت معين. تُظهر الصورة أدناه الكون بعد 1.9 مليار سنة من الانفجار العظيم ، وهو وقت نشط للغاية من تكوينات النجوم في المجرات.
يمكن اختبار حسابات فريق دورهام ، بدعم من العلماء في جامعة كاتوليكا في سانتياغو ، تشيلي ، وفقًا للملاحظات الجديدة التي وصلت إلى المراحل الأولى من تاريخ الكون بعد مليار سنة تقريبًا من الانفجار العظيم. قال البروفيسور كيث ماسون ، الرئيس التنفيذي لمجلس مرافق العلوم والتكنولوجيا: "إن علم الكونيات الحسابي يلعب دورًا مهمًا في فهمنا للكون. لا تسمح لنا هذه المحاكاة فقط بالنظر إلى الماضي في وقت مبكر من الكون في وقت مبكر ولكنها تكمل عمل وملاحظات علماء الفلك لدينا. "
تظهر هذه الصورة مجلة الفضاء بعد 13.6 مليار سنة من الانفجار الكبير. إن المجرات لا تشكل النجوم بالسرعة التي كانت عليها في الماضي.
يأمل الفريق في أن تساعد دراسة ومحاكاة تأثيرات المادة المظلمة على المجرات الفلكيين على معرفة المزيد عن هذه المادة الموجودة في كل مكان.
المصدر: مجلس مرافق العلوم والتكنولوجيا
معهد علم الكونيات الحاسوبية ، جامعة دورهام
قسم الفيزياء ، جامعة دورهام
