ABD’deki Oak Ridge Ulusal Laboratuvarı’nda bulunan bir süper bilgisayar, bugüne dek gerçekleştirilmiş en büyük astrofiziksel evren simülasyonunu insanlığa armağan etti.
Kasım 2024 tarihinde fizikçiler, genişleyen evrenin 31 milyar kübik megaparsekten (gökbilimde kullanılan bir uzaklık ölçü birimi olan megaparsek; 10 üstü 10 üstü 10 üstü 122. Yazı ile söylemek gerekirse 30 milyar kere katrilyon) daha büyük bir hacmini simüle etmek için Frontier süper bilgisayarının 9.000 hesaplama düğümünden faydalandı. Hesaplama düğümü, birçok sistemden oluşan bir kümedeki tek bir sistem olarak tanımlanabilir.
ExaSky olarak malum bu projeden elde edilmiş bilgiler, astrofizikçilerin ve kozmologların karanlık maddenin gizemli doğasına ilişkin araştırmalar dahil olmak suretiyle evrenin fiziğini ve geçirdiği evrimi anlamalarına destek olacak.
Çalışmanın başlangıcında bulunan ABD’deki Argonne Ulusal Laboratuvarı’ndan fizikçi Salman Habib, evrende iki bileşenin bulunduğunu söylüyor. Bunların karanlık madde ve geleneksel madde yada öteki adıyla atomik madde bulunduğunu söylüyor.
Evrenin neyle meşgul bulunduğunu öğrenmek istiyorsak, bu iki şeyi de simüle etmeliyiz: Yerçekimi ile beraber sıcak gazın, yıldızların, kara deliklerin ve galaksilerin oluşumu da dahil olmak suretiyle fiziğe dair öteki her şey.
Milyarlarca ışık yılı süresince süregelen uzaya doğru baktığımızda, bununla birlikte zamana da bakmış oluyoruz. Bu da evrenin iyi mi evrimleştiğine dair büyük resme ulaşmamıza olanak tanıyor. Sadece kozmik ölçeklerde bir şeylerin değişmesi için ihtiyaç duyulan süre, tahminlerin de ötesinde büyüklükte. İnsanlık olarak bu değişikliklerin gerçek zamanlı olarak gerçekleştiği döneme ise asla tanıklık edemeyeceğiz.
Simülasyonlar, evrenin iyi mi evrimleştiğini idrak etmek için elimizdeki en iyi araçlar içinde. Simülasyon ile sayı girdileri yapabilir, zamanı hızlandırabilir, geri sarabilir, yakınlaştırabilir, uzaklaştırabilir ve genel olarak kozmosun geniş alanları üstünde yargı sürebiliriz.
Doğal bu şekilde anlatınca her şey kulağa kolay şeklinde geliyor olabilir fakat öyleki değil. Uzay oldukça büyük olmasının yanında muhteşem bir karmaşıklığa haiz. Ek olarak oldukça gelişmiş bir matematik ve son aşama kuvvetli bir süper bilgisayar gerektiriyor. Bu şekilde bir durumda dahi verimliliğin arttırılması adına dışarıda tutulması gerekebilecek pek oldukça şey var. Mesela daha önceki simülasyonlar, hidrodinamik bir simülasyonu oluşturan değişkenlerin çoğunu dışarıda bırakmak zorundaydı.
“Şili’de bulunan Rubin Gözlemevi’ndeki büyük teleskoplardan biri tarafınca incelenen evrenin büyük bir parçasını simüle edecek olsaydık, milyarlarca senelik genişleme şeklinde devasa süre dilimlerine bakmaktan bahsetmiş olurduk.” diyen Habib, “Yakın zamana kadar yerçekimi yaklaşımı haricinde böylesine devasa bir simülasyonu yapabilmeyi hayal edemiyorduk.” diyor.
ExaSky simülasyonunun istenilen düzeyde emek harcaması için lüzumlu olan algoritmaların, matematiğin ve HACC’ın (mevcut tüm süper bilgisayar platformlarında çalışan aşırı ölçekli bir kozmolojik simülasyon kodu) geliştirilmesi seneler aldı.
Bununla beraber o dönem dünyanın en süratli süper bilgisayarı haline gelen Frontier’i bu seviyelere yükselten ekip, evrenin genişlemesini modellemek için simülasyonun boyutunu artırdı.
Simülasyona dayalı gösterilen herhangi bir analize ve bu analizin sonuçlarına ulaşmamız birazcık süre alacak. Sadece gene de şimdilik bu ufak ‘teaser’ın tadını çıkarabilirsiniz. Ekip tarafınca gösterilen aşağıdaki video, 64’e 64’e 76 megaparsek yada 311.296 kübik megaparsek boyutlarında bir uzay hacminde bir araya gelen devasa bir galaksi kümesini işaret ediyor.
Bu galaksi kümesinin hacmi, simülasyonun tüm hacminin yalnız yüzde 0.001’ini temsil ediyor. Dolayısıyla gelecekte oldukça daha etkili neticelerle karşılaşılması hedefleniyor.
Oak Ridge Ulusal Laboratuvarı’ndan astrofizikçi Bronson Messer, mevzuyla ilgili olarak şunları söylüyor:
“Bu yalnız exascale hesaplama (verileri işlemek ve çözümleme etmek için CPU’lar ve GPU’lardan oluşan bir altyapı kullanarak saniyede milyarlarca hesaplama icra eden sistemlerin bulunmuş olduğu ultra kuvvetli bir süper hesaplama türü) tarafınca mümkün kılınan çağdaş araştırma gözlemleriyle direkt karşılaştırma yapmak için lüzumlu olan fizyolojik bölgenin devasa büyüklüğüyle ilgili değil. Bu simülasyonu Frontier adına gerçek bir güç gösterisi haline getiren şey, baryonları (Üç kuarktan oluşan ağır atom altı parçacıkları. Protonlar, nötronlar ve öteki parçacıklar birer baryondur) ve öteki tüm dinamik fiziği dahil etmesiyle beraber ilave bir fizyolojik gerçekliğe ulaşması.”
Kaynak: ScienceAlert / Görsel: olcf.ornl.gov / Yapıt Şahin tarafınca yerelleştirildi
