Hľa, doteraz najpresnejšia virtuálna simulácia nášho vesmíru

(McAlpine a kol., MNRAS, 2022)

V Kozmický kalendár , ktorá mapuje chronológiu vesmíru počas jedného pozemského roka, sa moderní ľudia objavujú až v poslednej minúte 31. decembra.

Všetko, čomu rozumieme o vývoji vesmíru, sme museli poskladať. Jednoducho sme tu neboli takmer žiadnu z 13,7 miliardy rokov histórie vesmíru, aby sme ho pozorovali v akcii.

Tá detektívna práca bola dosť epická. A jedným z nástrojov v našej súprave sú simulácie formovania a vývoja rozsiahlych štruktúr, ktoré presahujú pozorovateľný priestor.



Teraz pomocou superpočítačov vytvoril medzinárodný tím vedcov pod vedením Helsinskej univerzity vo Fínsku doteraz najväčšiu a najpresnejšiu simuláciu vývoja miestneho vesmíru. To nám môže pomôcť pochopiť dynamiku v hre, keď sa vesmír neustále vyvíja, vrátane záhad temná hmota a temná energia .

„Simulácie jednoducho odhaľujú dôsledky fyzikálnych zákonov pôsobiacich na temnú hmotu a kozmický plyn počas 13,7 miliardy rokov, počas ktorých bol náš vesmír okolo.“ hovorí kozmológ Carlos Frenk z Durhamskej univerzity vo Veľkej Británii.

'Skutočnosť, že sme dokázali reprodukovať tieto známe štruktúry, poskytuje pôsobivú podporu pre štandardný model studenej temnej hmoty a hovorí nám, že sme na správnej ceste pochopiť vývoj celého vesmíru.'

Simulácia sa nazýva SIBELIUS-DARK a pokrýva objem priestoru siahajúceho 600 miliónov svetelných rokov od Slnečnej sústavy. To zahŕňa niekoľko zhlukov galaxií, vrátane Panny, Kómy a Persea; galaxie Mliečna dráha a Andromeda; aMiestne prázdno; a Veľký atraktor .

Distribúcia tmavej hmoty objemu SIBERIUS-DARK. (McAlpine a kol., MNRAS, 2022)

V rámci tohto objemu priestoru potrebovala simulácia zodpovedať približne 130 miliardám častíc. Výpočet týchto častíc počas celej životnosti vesmíru – a vo vyššom rozlíšení ako kedykoľvek predtým – trval niekoľko týždňov. DiRAC COSmology Machine (COSMA) superpočítač na Durhamskej univerzite, ktorý produkuje petabajt údajov. Potom museli vedci porovnať výsledky s pozorovacími prieskumami skutočného vesmíru.

To im umožňuje preskúmať niečo, čo sa nazýva model kozmológie studenej temnej hmoty, súčasný štandard na mapovanie vývoja vesmíru. Opiera sa o rozsiahlukozmická pavučinatemnej hmoty, záhadnej neviditeľnej hmoty zodpovednej za pridanie gravitácie do vesmíru nad rámec toho, čo môže zodpovedať normálna hmota.

Podľa tohto modelu sa tmavá hmota hromadí v zhlukoch nazývaných halo. Vodík a iné plyny sa privádzajú do týchto halo, nakoniec vytvárajú hviezdy a potom galaxie. Tento model vysvetľuje niekoľko vlastností pozorovateľného vesmíru. Väčšina simulácií, ktoré ho obsahujú, však simuluje náhodnú časť vesmíru.

Naša časť vesmíru je trochu mimo randomizovanej normy. Mliečna dráha sa vznáša v prázdnote alebo relatívnej nízkej hustote galaxií v porovnaní s priemernou distribúciou v širšom vesmíre. Vedci sa teda rozhodli znovu vytvoriť náš vlastný kút vesmíru, aby zistili, či model studenej temnej hmoty dokáže reprodukovať to, čo vidíme v našej bezprostrednej blízkosti.

Mohlo by.

'Tento projekt je skutočne prelomový,' hovorí kozmológ Matthieu Schaller z Leidenskej univerzity v Holandsku. „Tieto simulácie ukazujú, že štandardný model studenej temnej hmoty dokáže vytvoriť všetky galaxie, ktoré vidíme v našom susedstve. Toto je veľmi dôležitá skúška, aby model prešiel.“

Ale SIBELIUS-DARK tiež ukázal, že Miestna prázdnota môže byť nezvyčajná, pretože sa zdá, že sa od začiatku vyvinula z lokálnej rozsiahlej nedostatočnej hustoty temnej hmoty. Čo spôsobilo túto nedostatočnú hustotu v ranej kozmickej sieti, bude musieť byť predmetom budúcich výskumov.

Medzitým bude tím vykonávať ďalšie analýzy simulácie na testovanie modelu kozmológie studenej temnej hmoty.

'Simuláciou nášho vesmíru, ako ho vidíme, sme o krok bližšie k pochopeniu podstaty nášho vesmíru,' hovorí fyzik Stuart McAlpine univerzity v Helsinkách.

'Tento projekt poskytuje dôležitý most medzi desaťročiami teórie a astronomických pozorovaní.'

Výskum bol publikovaný v Mesačné oznámenia Kráľovskej astronomickej spoločnosti .

O Nás

Publikácia Nezávislých, Osvedčených Skutočností O Správach O Zdraví, Priestore, Prírode, Technológii A Životnom Prostredí.