Nove Tehnike u Znanosti o Materijalima otkrivaju uvide u red i nered u Svemiru
Svemir je ogromni prostor ispunjena galaksijama koje, na velikim skalama, pokazuju filamentarni uzorak poznat kao kozmička mreža. Ova neujednačena raspodjela kozmičkog materijala može se usporediti s borovnicama u muffinu, gdje neka područja pokazuju veću koncentraciju materijala od drugih.
Primjena Znanosti o Materijalima na Kozmičku Strukturu
Znanstvenici su nedavno počeli istraživati heterogenu strukturu Svemira tretirajući distribuciju galaksija kao zbirku točaka, slično pojedinačnim česticama materije unutar materijala, umjesto kao kontinuiranu distribuciju. Ovaj inovativni pristup omogućio je primjenu matematičkih tehnika iz znanosti o materijalima za kvantificiranje relativnog nereda u Svemiru, što je u konačnici dovelo do dubljeg razumijevanja njegove temeljne strukture.
Prema Oliveru Philcoxu, koautoru studije, “distribucija galaksija u Svemiru vrlo se razlikuje od fizičkih svojstava konvencionalnih materijala, ima svoj jedinstveni potpis.” Studija je objavljena u časopisu Physical Review X.
Analiziranje Javnih Simulacijskih Podataka
Studija, koju predvode Salvatore Torquato, član Instituta za napredne studije i Lewis Bernard profesor prirodoslovnih znanosti temeljen na odjelima kemije i fizike Sveučilišta Princeton i Oliver Philcox, posjetiteljski doktorand na Institutu od rujna 2020. do kolovoza 2022., sada mladi član društva Simons Society of Fellows, koji je gostovao na Sveučilištu Columbia.
Par je analizirao javne simulacijske podatke koje su generirali Sveučilište Princeton i Flatiron Institut. U svakoj od 1000 simulacija, bilijun “čestica” tamne tvari grupirano je, djelujući kao zamjena za galaksije nastale procesom gravitacijske evolucije.
Ispitivanje reda i nereda u Svemiru
Ključno otkriće ovog istraživanja uključuje odnose između galaktičkih parova koji su topološki povezani putem funkcije povezanosti parova. Istraživači su pokazali da na najvećim razmjerima (prostirući se nekoliko stotina megaparseka), Svemir teži hiperuniformnosti. Nasuprot tome, na manjim razmjerima (do 10 megaparseka), Svemir pokazuje blisku antihiperuniformnost i značajnu nehomogenost.
Kako objašnjava Torquato, “percipirani pomak između reda i nereda uvelike ovisi o razmjeru.” Sličan učinak se može vidjeti u pointilističkom slikarstvu Georgesa Seurata, A Sunday on La Grande Jatte, gdje djelo izgleda neuredno kada se promatra izbliza, ali visoko organizirano s udaljenosti.
Statistički alati i buduće implikacije
Primjenom statističkih metoda poput raspodjele susjednih čestica, dijagnostike klastera, Poissonove raspodjele, pragova perkolacije i funkcije povezanosti parova, istraživači su uspostavili koherentan i nepristran okvir za procjenu reda. Rezultati ovog istraživanja imaju značaj ne samo u području kozmologije, već i za različite dinamičke fizičke sustave.
Ovo interdisciplinarno istraživanje, koje kombinira tehnike kozmologije i kondenzirane materije fizike, ima potencijal utjecaja na oba područja. Pomoću ovih alata, znanstvenici mogu istražiti različite značajke Svemira, uključujući kozmičke praznine i ionizirane mjehuriće vodika koji su se formirali tijekom faze reionizacije Svemira. Osim toga, jedinstvene pojave otkrivene u Svemiru mogu ponuditi uvide u različite materijalne sustave na Zemlji.
Iako je potrebno još posla prije nego što se ove tehnike mogu primijeniti na stvarne podatke, ovo istraživanje služi kao uvjerljiv dokaz koncepta s velikim potencijalom.
Pridružite se raspravi u našoj Telegram grupi. KOZMOS Telegram –t.me/kozmoshr
