Trên một bài báo được đăng trên tạp chí Nature, một nhóm các nhà thiên văn quốc tế đến từ nước Anh, Đức, Nhật Bản, Canađa và Mỹ có tên là Consortium Virgo, vừa mới công bố những kết quả đầu tiên từ một mô hình lớn nhất và thuyết phục nhất về sự phát triển của cấu trúc vũ trụ và sự hình thành nên các dải thiên hà và các chuẩn tinh. Consortium Virgo đã cho thấy cách làm thế nào để so sánh những dữ liệu được mô phỏng này với những điều tra quan sát lớn để cho thấy những quá trình vật lý cơ bản thể hiện việc tạo nên các dải thiên hà và những hố đen thực sự.

“Mô phỏng thiên niên kỷ” là mô hình khai thác hơn 10 tỷ hạt vật chất để khám phá ra sự phát triển của việc phân bố vật chất trong một vùng khối của Vũ trụ có mỗi một mặt là hơn 2 tỷ năm ánh sáng. Công trình này sử dụng chiếc siêu máy tính lớn ở Trung tâm Siêu tin học của Max Planck Society trong hơn 1 năm. Bằng cách áp dụng các kỹ thuật lập mô hình phức tạp vào 25 Tetabite (25 triệu Megabite) của đầu vào lưu trữ, các nhà khoa học Virgo có thể tái tạo lịch sử tiến hóa của xấp xỉ 20 triệu thiên hà, vốn chiếm khối lượng lớn và của các hố đen cực lớn đôi khi được coi là các chuẩn tinh ở trung tâm của chúng.

Các kính viễn vọng nhạy với các bước sóng cực nhỏ có thể tạo nên hình ảnh của Vũ trụ một cách trực tiếp khi nó mới chỉ có 400.000 năm tuổi. Cấu trúc thời ấy chỉ là những đường lằn mờ trong một biển đồng đều dạng vật chất và bức xạ khác. Sau đó, sự tiến hóa theo định hướng trọng lực đã biến những đường lượn này thành một cấu trúc khổng lồ mà chúng ta nhìn thấy ngày nay. Đó chính là sự phát triển mà mô hình Mô Phỏng Thiên niên kỷ được thiết kế để tuân theo, với mục đích kép là kiểm tra hệ biến hóa mới về sự phát triển của vũ trụ có phù hợp với những gì mà chúng ta thấy, và về khám phá các vấn đề vật lý học phức tạp làm tăng các dải thiên hà và các hố đen trung tâm của chúng.

Những tiến bộ gần đây trong lĩnh vực vũ trụ học chứng minh rằng khoảng 70% của Vũ trụ hiện nay là gồm Năng lượng tối, một trường lực bí hiểm đang khiến cho Vũ trụ mở rộng nhanh hơn bao giờ hết. Khoảng 1/4 dường như bao gồm Vật chất Tối lạnh, một dạng hạt cơ bản chưa được phát hiện trực tiếp trên Trái đất. Chỉ có 5% là tạo thành vật chất nguyên tử thông thường rất quen thuộc với chúng ta, phần lớn của chúng là gồm hyđrô và hêli. Tất cả những thành phần này được thể hiện trong Mô phỏng thiên niên kỷ.

Trong bài báo trên Nature, các nhà khoa học Virgo sử dụng Mô phỏng thiên niên kỷ để nghiên cứu sự phát triển ban sơ của các hố đen. Chương trình Điều tra Bầu trời kỹ thuật số Sloan (SDSS) đã khám phá ra một số lượng các chuẩn tinh rất xa và rất sáng, chúng dường như là chủ của các hố đen lớn hơn ít nhất hàng tỷ lần so với Mặt trời tại thời điểm khi mà Vũ trụ còn ít hơn một phần chục tuổi hiện tại của nó.

Một nhà nghiên cứu cho biết, rất nhiều nhà thiên văn cho rằng mô hình này không thể tương thích với mức tăng trưởng dần dần của cấu trúc được dự đoán bởi một bức tranh tiêu chuẩn. Ấy vậy, khi nhóm nghiên cứu cố gắng phác ra mô hình hình thành các chuẩn tinh và dải thiên hà, nhóm nhận thấy một vài hố đen cực lớn đã hình thành đủ sớm để tạo ra các chuẩn tinh SDSS rất hiếm. Những chủ dải thiên hà của chúng đầu tiên xuất hiện trong dữ liệu Thiên niên kỷ khi Vũ trụ chỉ có vài trăm triệu năm tuổi và tới nay chúng đã trở thành những dải thiên hà lớn nhất ở các trung tâm của các đám thiên hà lớn nhất.

Đối với Giáo sư Carlos Frenk, người lãnh đạo của phân nhánh Virgo ở nước Anh, khía cạnh thú vị nhất của các kết quả mới này là Mô phỏng Thiên niên kỷ lần đầu đã chứng tỏ rằng các mô hình đặc điểm đã in dấu trên sự phân bố vật chất ở những kỷ nguyên ban đầu và hữu hình một cách trực tiếp trên các bản đồ vi sóng, nên vẫn được hiện diện và được phát hiện trong sự phân bố có thể quan sát được của các dải thiên hà. Ông cho biết, nếu chúng ta có thể đo được độ chuyển động baryon đủ rõ thì chúng sẽ mang lại cho chúng ta một chiếc thước đo tiêu chuẩn để mô tả lịch sử phát triển và hình khối của vũ trụ và vì thế sẽ biết được về bản chất của Năng lượng tối.

Những sự mô phỏng này tạo ra các hình ảnh đáng kinh ngạc và thể hiện một bước ngoặt lớn trong hiểu biết của con người về việc vũ trụ có hình dạng ban đầu như thế nào. Giám đốc điều hành, Giáo sư Richard Wade của PPARC cho biết, mô phỏng thiên niên kỷ là một ví dụ sáng lạn về sự tương tác giữa lý thuyết và thực tiễn trong thiên văn học vì những quan sát mới nhất về các đối tượng thiên văn sẽ được sử dụng để thử nghiệm những dự đoán của các mô hình lý thuyết của lịch sử vũ trụ

Theo Giáo sư Simon White, lãnh đạo của phân nhóm Vigro ở Đức, các ứng dụng thú vị nhất và xa nhất của Mô phỏng thiên niên kỷ vẫn đang được khám phá ra. Những chiến dịch quan sát mới đang cung cấp cho các nhà khoa học những thông tin chính xác chưa từng có về các tính chất của các dải thiên hà, các hố đen và cấu trúc quy mô lớn của Vũ trụ. ông lưu ý, khả năng dự đoán các hệ quả lý thuyết  phải đạt mức độ phù hợp với độ chính xác nếu các nhà nghiên cứu sử dụng những điều tra này một cách hiệu quả để tìm hiểu về nguồn gốc và bản chất của thế giới của chúng ta. Mô phỏng Thiên niên kỷ là một công cụ duy nhất để thực hiện điều này. Hiện thời, thử thách lớn nhất của các nhà khoa học là làm cho nó đủ mạnh để các nhà thiên văn ở khắp nơi có thể bổ sung mô hình hình thành dải thiên hà và chuẩn tinh của họ nhằm làm sáng tỏ những điều tra quan sát của chính họ.

N.P.A. (theo Sciencedaily, 4/6/2005)