Kosminio tinklo modeliavimas

Idėja, kad žvaigždės susilieja salų visatose, yra palyginti nauja astronomijoje. Tik XX amžiaus trečiajame ir ketvirtajame dešimtmetyje astronomai tarpusavyje susitarė, kad galaktikas turi skirti dideli atstumai.

Tačiau tik per pastaruosius 10 metų astronomai atrado, kad pačios galaktikos formuojasi į daug didesnę struktūrą. 100 milijardų galaktikų, apie kurias žinome, yra susipynusios į ploną tinklelį panašią struktūrą, kurią sudaro tankios kompaktiškos sankaupos, pailgos gijos ir lakštinės sienos tarp didelių beveik tuščių tuštumų.

Ši struktūra tapo žinoma kaip kosminis tinklas, o vienas didžiausių šiuolaikinės kosmologijos iššūkių yra tiksliai ją modeliuoti ir imituoti.

Tai pasirodo sudėtinga.

Viena iš svarbių kosminio žiniatinklio ypatybių yra ta, kad jo struktūros skiriasi įvairiais dydžiais. Ir kadangi didžiausios struktūros, pvz., į sieną panašios detalės, yra suformuotos iš mažesnių, tokių kaip gijos ir sankaupos, labai svarbu, kad bet kuris modelis galėtų susidoroti su jų tarpusavio ryšiu visais šiais masteliais.

Tai lengviau pasakyti nei padaryti. Vienas iš būdų įsivaizduoti problemą yra galvoti apie atitinimą nuo tam tikro galaktikų spiečiaus, kad būtų galima parodyti didesnes struktūras, o ne kaip garsiame aštuntajame dešimtmetyje sukurtame filme „Dešimties galių“.

Kadangi mažos apimties struktūros tampa per mažos, kad jas būtų galima išspręsti, dauguma kompiuterių modelių taiko tam tikrą statistinį išlyginimo procesą, kad būtų lengviau atlikti didelio masto skaičiavimus.

Bet jei priartinsite dar kartą, nebus jokio būdo atkurti informaciją, kuri buvo prarasta išlyginimo procese, kaip tik atkurti vaizdą iš pradinių duomenų.

Tai gerai, jei viskas, ko norite, yra 3-D visatos modelis. Tačiau tai yra problema, jei norite imituoti, kaip didelio masto struktūros formuojasi iš mažesnių struktūrų ir kaip, savo ruožtu, didelių struktūrų forma daro įtaką mažesnių struktūrų vystymuisi.

Tokio grįžtamojo ryšio proceso neįmanoma modeliuoti, kai skirtingų skalių išlyginimo procesas iš esmės sunaikina bet kokius reikšmingus ryšius tarp jų.

Įskite į Groningeno universitetą Nyderlanduose Rien van de Weygaert ir Willem Schaap. Šie vaikinai sukūrė daugelio mastelių struktūrų modeliavimo būdą be nenatūralaus išlyginimo, kurį naudoja kiti metodai.

Jų gudrybė yra galvoti apie galaktikas kaip apie taškus 3D erdvėje ir užpildyti erdvę tarp jų tetraedrais. Šios tetraedros turi būti sukonstruotos taip, kad jei kiekvienos sferos viduje būtų išpūsta sfera, kol ji paliestų šonus, kiekvienos sferos viduje nebūtų galaktikų.

Tai žinoma kaip Delauney teseliacija. Delauney teseliacijos ypatingas tuo, kad didėjant masteliui, yra taisyklės, kaip tetraedrą sujungti į didesnes. Šios taisyklės yra ypatingos, nes yra grįžtamos, o tai reiškia, kad svarbias pradinės struktūros ypatybes galima atkurti, kai dar kartą priartinate.

Tai leidžia daug lengviau imituoti grįžtamąjį ryšį tarp struktūrų įvairiais masteliais.

Taigi nenuostabu, kad astronomus jaudina vadinamojo Delaunay Tesellation Field Estimator (DTFE) potencialas. Jei norite sužinoti daugiau, de Weygaertas ir keli draugai išsamiai apibūdina šiandienos arXiv idėją.

Tai turėtų reikšti, kad turėsime daug geresnį didelio masto visatos struktūros modelį.

Tai taip pat turėtų reikšti, kad galime atnaujinti dešimties galių filmą, kuris, suprantama, atsižvelgiant į jo amžių, nerodo jokios visatos detalės už mūsų vietinio galaktikų spiečiaus.

Nuoroda: arxiv.org/abs/0912.3448 : Kosminio tinklo geometrija ir morfologija: erdvinių modelių visatoje analizė

paslėpti