Modeliuoti visą galaktiką, tai milžiniškas iššūkis. Tai panašu į bandymą atsekti kiekvieno dulkelės judesį milžiniškoje audros debesų masėje. Paukščių Takas yra per didelis, per sudėtingas ir per aktyvus, kad būtų galima apskaičiuoti viską žingsnis po žingsnio tradiciniais metodais.
Tačiau tyrėjų komanda iš Japonijos ir kelių Europos institutų padarė tai, kas iki šiol atrodė neįmanoma, jie sukūrė Paukščių Tako simuliaciją, kurioje matoma kiekviena atskira žvaigždė ir net pavienės supernovos.
Iki šiol mokslininkai žvaigždes modeliuodavo kaip bendrus masės vienetus, nes apskaičiuoti jų elgesį atskirai buvo tiesiog per sunku. Naujoji simuliacija pirmą kartą leidžia stebėti smulkias detales, kurios turi didžiulę įtaką visai galaktikai. Nors masyvių žvaigždžių yra nedaug, būtent jos lemia daugumą pokyčių, tai nuo naujų elementų formavimosi iki dujų judėjimo tarp žvaigždžių.
Didžiausias iššūkis yra mastelis
Paukščių Takas yra be galo didelis, tai jo pakraščiai nutolę net 200 tūkst. šviesmečių, o sprogusios žvaigždės poveikis matuojamas tik keliais šviesmečiais ir trumpais laikotarpiais. Norint viską suskaičiuoti tiksliai, ankstesnės simuliacijos turėdavo sulėtinti laiką tiek, kad sustodavo visas modelis.
Dėl to net galingiausi superkompiuteriai kartais tiesiog „užlūždavo“. Japonijos komanda rado įspūdingą sprendimą, tai vietoj to, kad kiekvieną supernovą skaičiuotų ilgais etapais, jie sukūrė neuroninį tinklą, kuris iškart nuspėja, kaip dujos atrodys po 100 tūkst. metų. Tai ne tik daug greičiau, bet ir tiksliau.
Kaip tai veikia?
Specialus dirbtinis intelektas buvo apmokytas pagal tūkstančius ankstesnių, itin tikslių supernovų modelių. Jis nuspėja dujų pokyčius taip, tarsi stebėtų procesą realybėje. Visi skaičiavimai atliekami superkompiuterio „Fugaku“ pagalba, kuris pagaliau gali dirbti visu pajėgumu, o ne strigti dėl smulkių fizikos detalių.
Dėl šios technologijos naujoji simuliacija veikia daugiau nei šimtą kartų greičiau nei ankstesnės. Toks metodas ateityje bus naudingas ne tik astrofizikoje, tai jis pravers klimato tyrimuose, orų prognozavime, medžiagų moksluose ir net kuriant kosminių struktūrų modelius.
Galaktika, kuri atgyja prieš akis
Pirmą kartą Paukščių Taką galime matyti kaip „gyvą“ sistemą. Simuliacijoje matyti, kaip sprogusios žvaigždės siunčia bangas per spiralines vijas, kaip dujų debesys keičia formą, kaip gimsta naujos žvaigždės. Visa tai leidžia visiškai naujai pažvelgti į mūsų vietą kosmose.
Tai pasiekimas, kurio ilgai trūko. Jis primena, kad žmonija yra pajėgi ne tik „skrolinti“ socialinius tinklus, bet ir kurti įrankius, kurie leidžia suprasti visatos veikimą. Tai žingsnis į gilesnį kosmoso pažinimą ir technologijų ateitį.
