Trong vũ trụ bao la, những gì con người có thể nhìn thấy (như các ngôi sao, hành tinh và thiên hà) chỉ chiếm một phần vô cùng nhỏ bé. Phần còn lại bị chi phối bởi một thế lực vô hình mang tên "Năng lượng tối". Để giải mã bí ẩn vĩ đại này, các nhà khoa học Nhật Bản đã phải nhờ đến cỗ máy tính mạnh nhất của họ: Siêu máy tính Fugaku. Bằng một cuộc mô phỏng vũ trụ có quy mô lớn chưa từng thấy, giới thiên văn học đang tiến gần hơn bao giờ hết đến việc hiểu được cách vũ trụ của chúng ta đang tiến hóa.
Fugaku: Đỉnh cao của năng lực điện toán nhân loại
Được đặt tại Trung tâm Khoa học Điện toán RIKEN (Nhật Bản), Fugaku hiện là hệ thống tính toán mạnh mẽ bậc nhất của xứ sở mặt trời mọc. Cỗ máy này không sử dụng công nghệ vi xử lý thông thường mà được trang bị hơn 150.000 lõi CPU, tạo ra một sức mạnh tính toán kinh hoàng lên tới 442 petaflops (tương đương 442 triệu tỷ phép tính mỗi giây).
Sức mạnh "long trời lở đất" này chính là chìa khóa để xử lý khối lượng dữ liệu thiên văn khổng lồ, vượt rào cản vật lý mà các hệ thống máy tính truyền thống không thể chạm tới.
Cuộc săn lùng "Năng lượng tối động" (Dynamic Dark Energy)
Dưới sự dẫn dắt của Phó Giáo sư Tomoaki Ishiyama từ Đại học Chiba, một nhóm nghiên cứu đã sử dụng sức mạnh của Fugaku để đi sâu vào khái niệm "Năng lượng tối động" (DDE).
Năng lượng tối là một dạng năng lượng bí ẩn chiếm tới khoảng 70% toàn bộ vũ trụ và được cho là nguyên nhân khiến vũ trụ giãn nở với tốc độ ngày càng nhanh. Tuy nhiên, câu hỏi lớn nhất được đặt ra là: Liệu năng lượng tối là một hằng số vĩnh cửu, hay nó có thể suy yếu và thay đổi theo thời gian? Cuộc nghiên cứu này được sinh ra để trả lời chính xác sự biến thiên đó.
Mô phỏng N-body quy mô chưa từng có
Để đối chiếu lý thuyết với thực tế, nhóm của GS. Ishiyama đã thực hiện 3 mô phỏng N-body (mô phỏng tương tác trọng trường giữa hàng tỷ hạt vật chất) riêng biệt. Điểm đột phá là không gian của các mô phỏng này lớn gấp 8 lần so với bất kỳ nghiên cứu nào cùng loại trước đây.
Khối lượng dữ liệu khổng lồ này cho phép các nhà nghiên cứu đặt Mô hình vũ trụ học tiêu chuẩn lên bàn cân để so sánh trực tiếp với các mô hình lý thuyết mới. Những mô hình mới này được trích xuất từ dữ liệu thực tế của DESI (Thiết bị Quang phổ Năng lượng Tối) – một dự án quan sát thiên văn tối tân đang lập bản đồ hàng chục triệu thiên hà.
Kết quả chấn động: Cấu trúc thiên hà thay đổi
Kết quả từ siêu máy tính Fugaku đã mang lại những phát hiện mang tính bước ngoặt. Phân tích cho thấy bản thân sự biến thiên của năng lượng tối động (DDE) chỉ tạo ra những tác động khá khiêm tốn. Tuy nhiên, khi kết hợp với những thay đổi nhỏ về mật độ vật chất, hậu quả đối với cấu trúc vũ trụ lại cực kỳ khủng khiếp.
Cụ thể, mô phỏng chứng minh rằng: Chỉ cần mật độ vật chất trong vũ trụ tăng lên 10%, số lượng các cụm thiên hà khổng lồ (massive galactic clusters) được hình thành trong vũ trụ sơ khai có thể bùng nổ và tăng lên tới 70%.
Bản lề cho kỷ nguyên Vật lý thiên văn mới
Bằng cách so khớp thành công với các quan sát thực tế từ thiết bị DESI, cuộc khảo sát của hệ thống Fugaku đã cung cấp sự xác nhận mang tính sống còn cho các mô hình về một vũ trụ đang tiến hóa không ngừng.
Thành tựu này không chỉ làm sáng tỏ bức tranh về sự hình thành của các dải ngân hà mà còn nhấn mạnh một sự thật không thể phủ nhận: Để giải quyết những bí ẩn cốt lõi của cấu trúc vũ trụ, con người bắt buộc phải dựa vào hiệu năng siêu việt của Điện toán hiệu năng cao (High-Performance Computing).
Không có nhận xét nào: