"Cách mô phỏng này giống với lập trình game. Như trong Mario, để nhân vật có thể nhảy và rơi tự nhiên nhất, các nhà phát triển phải sử dụng phương trình trọng lực, thực hiện mô phỏng sơ bộ để tìm ra tốc độ thích hợp. Nguyên tắc này cũng được áp dụng trong vật lý, nhưng chúng tôi thử và sử dụng các phương trình cẩn thận, chính xác hơn”, ông Kegerreis cho biết.
Các hành tinh mô phỏng được tạo thành từ hàng triệu hạt thiên văn, hút nhau bằng lực hấp dẫn và đẩy nhau bằng áp suất vật chất. Qua đó, chúng có thể tính chính xác các chi tiết thực tế như đá hoặc sắt tồn tại ngoài hành tinh với mật độ và nhiệt độ khác nhau. Hay cách trọng lực và áp suất tác động lên các hạt và tương tác theo phương trình thủy động lực học.
 |
Các phương trình tính toán được dùng trong nghiên cứu có độ phức tạp cao. Ảnh: NASA. |
“Chúng tôi cần một cỗ máy như siêu máy tính để giải quyết những gì xảy ra trong vụ va chạm lộn xộn này, đặc biệt là với bầu khí quyển mật độ thấp. Khi đó, máy tính phải giải một lượng lớn phép toán và lặp lại nhiều lần để đánh giá quá trình phát triển của hệ thống trong suốt thời gian tác động”, giáo sư Kegerreis cho biết.
Nghiên cứu có khả năng làm sáng tỏ nguồn gốc và sự hình thành của Mặt Trăng. Theo lý thuyết khoa học được chấp nhận rộng rãi hiện nay, Mặt Trăng được hình thành do sự va chạm giữa Trái Đất và một hành tinh có kích thước tương đương sao Hỏa.
Có giả thuyết cho rằng các mảnh vỡ từ vụ va chạm đã bị mắc kẹt trong quỹ đạo Trái Đất, dần dần đông tụ thành Mặt Trăng. Dù vậy, vẫn có đến “5-6 ý tưởng được cho là hợp lý” giải thích sự hình thành của tiểu hành tinh này nên các nhà khoa học phải tìm ra đâu là câu trả lời cuối cùng.
Bằng cách thiết lập mô phỏng, nhóm nghiên cứu có thể ước lượng mức giảm khí quyển của Trái Đất theo từng kịch bản Mặt Trăng hình thành. Các con số có thể dao động từ 10% đến 60%, tùy thuộc vào góc chính xác, tốc độ và kích thước của hành tinh, ông cho biết.
Cùng với các nhà khoa học máy tính, nhóm nghiên cứu thiên văn của Kegerreis đã cho ra đời SWIFT, mã nguồn mở chương trình thủy động lực học và trọng lực, cho phép các nhà nghiên cứu toàn cầu sử dụng dữ liệu cho việc mô phỏng các thiên thể, hành tinh hay thậm chí toàn bộ vũ trụ.
Tuy nhiên, SWIFT vẫn đang thiếu đồ họa hình ảnh theo thời gian thực, giúp người dùng có nhiều góc nhìn đa dạng hơn thay vì chỉ là những mô phỏng dựng sẵn. Bù lại, nó giải đáp một số bí ẩn trong vũ trụ, từ sự kiện Big Bang cho đến ngày nay.
