" Uchuu " จักรวาลเสมือนจริงที่ใหญ่ที่สุดและสมจริงที่สุดเท่าที่เคยมีมา

กระทู้คำถาม

ภาพเหล่านี้แสดงรัศมีสสารมืดของกระจุกดาราจักรที่ใหญ่ที่สุด ซึ่งก่อตัวขึ้นในการจำลองจักรวาลด้วยกำลังขยายที่แตกต่างกัน

(Cr. Tomoaki Ishiyama)

มันอาจเป็นเพียงความฝันที่จะสำรวจจักรวาลโดยการล่องไประหว่างกาแลคซี และทะยานผ่านภูมิภาคใหญ่ของคอสมอสได้ในช่วงเวลาสั้นๆ แต่ตอนนี้ กลุ่มนักวิจัยนานาชาติได้ค้นพบวิธีที่จะทำให้ความฝันนี้เป็นจริง โดยการจำลองจักรวาลใหม่หรือจักรวาลเสมือนจริงใหม่ (virtual universe) ให้เป็นทั้งแผนที่และเครื่องย้อนเวลาในหนึ่งเดียว ทำให้ทุกคนสามารถโลดแล่นไปทั่วจักรวาลได้ในสภาพแวดล้อมเสมือนจริงอย่างที่ไม่เคยมีมาก่อน

แบบจำลองนี้เรียกว่า " Uchuu " เป็นภาษาญี่ปุ่นหมายถึง "นอกโลก" คือการจำลองจักรวาลที่ใหญ่ที่สุดและสมจริงที่สุดจนถึงปัจจุบัน การจำลอง Uchuu ประกอบด้วยอนุภาค 2.1 ล้านล้านในลูกบาศก์การคำนวณ ซึ่งอยู่ห่างออกไป 9.63 พันล้านปีแสงอย่างไม่เคยปรากฏมาก่อน สำหรับการเปรียบเทียบ นั่นคือประมาณร้อยละ 75 หรือ 3 ใน 4 ระยะห่างระหว่างโลกกับกาแลคซี่ที่สังเกตได้ไกลที่สุด ดังนั้น Uchuu จะช่วยให้เราศึกษาวิวัฒนาการของจักรวาลในระดับทั้งขนาดและรายละเอียดที่นึกไม่ถึงจนถึงปัจจุบัน

การพัฒนาแบบจำลองดังกล่าว โดยนักวิจัยจากมหาวิทยาลัย Chiba ในญี่ปุ่น สถาบันดาราศาสตร์ฟิสิกส์แห่ง Andalusia ในสเปน และสถาบันอื่นๆ ในยุโรป สหรัฐอเมริกา อาร์เจนตินา และชิลี เพื่อศึกษาโครงสร้างของจักรวาลตลอดประวัติศาสตร์เกือบ 13.8 พันล้านปี แผนที่นี้ไม่ได้รวม Casseipoia หรือดวงจันทร์ของดาวเนปจูน แต่เป็นแผนที่ของดาราจักรขนาดใหญ่และกระจุกดาราจักรแทน โดยทั้งหมดติดอยู่ท่ามกลางใยสสารมืดที่มองไม่เห็น ที่แม้ไม่ปล่อยรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าออกมา แต่ยังคงส่งแรงโน้มถ่วงสู่จักรวาล

Uchuu ถูกสร้างขึ้นเพื่อช่วยตีความการสำรวจกาแลคซีของ Big Data ในอนาคต แต่ทุกคนก็สามารถสำรวจจักรวาลได้เช่นกัน

แม้ว่าแบบจำลองนี้จำลองประวัติศาสตร์ของจักรวาลในช่วงเวลามากกว่า 13 พันล้านปี แต่ส่วนใหญ่จะตรวจสอบพฤติกรรมของสสารมืดภายในจักรวาลที่กำลังขยายตัวมากกว่าการพัฒนาของดาวฤกษ์และดาวเคราะห์ ด้วยรายละเอียดระดับสูงของ Uchuu นักวิจัยจึงสามารถแยกแยะอะไรก็ได้ตั้งแต่ กระจุกดาราจักรไปจนถึง สสารมืดของแต่ละกาแลคซี

ทั้งนี้ ทีมนักวิจัยนานาชาติได้สร้าง Uchuu โดยใช้ ATERUI II ซึ่งเป็นซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่ทรงอิทธิพลและมีประสิทธิภาพสูงสุดที่สุดในโลกที่อุทิศให้กับดาราศาสตร์ แม้จะทรงพลังขนาดนี้ แต่ก็ยังต้องใช้เวลาถึงหนึ่งปีกว่าจะผลิต Uchuu ได้ โมเดลนี้ใช้เวลาสร้างซูเปอร์คอมพิวเตอร์ 20 ล้านชั่วโมง สร้างข้อมูลได้ 3 เพตะไบต์ เทียบเท่ากับแล็ปท็อป 3,000 เครื่องที่มีหน่วยความจำ 1 เทราไบต์ หรือรูปภาพความละเอียดสูงเกือบ 9 แสนล้านภาพที่ถ่ายด้วยสมาร์ทโฟน

Uchuu เป็นเหมือนเครื่องย้อนเวลา ที่สามารถเดินหน้า ถอยหลัง และหยุดได้ทันที และสามารถ 'ซูมเข้า' บนกาแลคซีแห่งเดียวหรือ 'ซูมออก' เพื่อแสดงภาพกระจุกดาวทั้งกระจุก ให้สามารถเห็นสิ่งที่เกิดขึ้นจริงได้ทุกที่ทุกเวลา ของจักรวาลตั้งแต่บิ๊กแบงจนถึงยุคสมัยใหม่ของเรา ซึ่งนักวิจัยจะใช้เป็นเครื่องมือสำคัญในการศึกษาจักรวาลต่อไป โดยรายงานการจำลองจักรวาลใหม่ถูกตีพิมพ์ลงในวารสารของสมาคมดาราศาสตร์รายเดือน journal Monthly Notices of the Royal Astronomical Society ฉบับเดือนมิถุนายน 2021

ATERUI II เป็นซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่เชี่ยวชาญด้านดาราศาสตร์ ซึ่งเริ่มดำเนินการเต็มรูปแบบในเดือนมิถุนายน 2018

โดยสามารถคำนวณการเคลื่อนที่ของดาวฤกษ์หลายแสนล้านดวงได้

Cr.https://www.nao.ac.jp/en/research/telescope/aterui2.html

เมื่อเร็ว ๆ นี้ นอกจากการจำลองจักรวาลใหม่ ได้เกิดดาราศาสตร์รูปแบบใหม่ที่เรียกว่า 'ดาราศาสตร์จำลอง' (simulation astronomy) โดยใช้คอมพิวเตอร์ซึ่งนักจักรวาลวิทยากำลังใช้การจำลองเชิงคำนวณเพื่อทำความเข้าใจประวัติศาสตร์ของจักรวาลทั้งหมด และทำนายอนาคตของจักรวาล ตั้งแต่บิ๊กแบงไปจนถึงจุดสิ้นสุดในอีกพันล้านปีข้างหน้า การจำลองเหล่านี้สามารถทดสอบทฤษฎีต่างๆ เพื่อดูว่าแบบจำลองใดสร้างจักรวาลที่เหมือนของเรามากที่สุด

ด้วยพลังการคำนวณของซูเปอร์คอมพิวเตอร์ ATERUI II ทำให้เราสามารถแก้สมการเชิงตัวเลขที่ไม่สามารถแก้ไขได้ในเชิงวิเคราะห์ได้ โดย ATERUI II มุ่งหวังที่จะพรรณนาจักรวาลที่สมจริงยิ่งขึ้น ผ่านการจำลองโดยใช้ความเร็วในการคำนวณที่ยอดเยี่ยม และเมื่อมีการสำรวจท้องฟ้าขนาดใหญ่เพิ่มเติมทางออนไลน์ในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า Uchuu จะนำ big data โปรแกรมที่คล้ายกันจากอวกาศลงสู่พื้นโลก

อย่างไรก็ตาม Big Data science จาก Uchuu จะช่วยให้นักดาราศาสตร์เรียนรู้วิธีตีความการสำรวจดาราจักรที่คาดว่าจะเกิดขึ้นในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า จากสิ่งอำนวยความสะดวกต่างๆ เช่น กล้องโทรทรรศน์ Subaru Telescope และภารกิจอวกาศ ESA Euclid โดยการจำลอง Uchuu ได้รับการประกาศจากราชสมาคมดาราศาสตร์ใน Royal Astronomical Society เมื่อวันที่ 3 กันยายน 2021 ที่ผ่านมา