Η μεγαλύτερη και πιο ακριβής προσομοίωση του σύμπαντος δημιουργήθηκε με χρήση υπερυπολογιστών

Ολόκληρη η εξέλιξη του σύμπαντος, που καλύπτει τα 13,7 δισεκατομμύρια χρόνια από τη Μεγάλη Έκρηξη, έχει προσομοιωθεί με ακρίβεια από έναν υπερυπολογιστή.

Περιγράφοντας αυτό το επίτευγμα του Λεβιάθαν στις Μηνιαίες Ανακοινώσεις της Βασιλικής Αστρονομικής Εταιρείας, οι ερευνητές λένε ότι το μοντέλο τοποθετεί με ακρίβεια τους γαλαξίες και άλλες δομές στο τοπικό μας σύμπαν, υποδεικνύοντας έτσι ότι η κατανόησή μας για τις δυνάμεις που οδηγούν την εξέλιξη του σύμπαντος είναι σωστή. /P>

Σύμφωνα με το αποδεκτό μοντέλο της κοσμολογίας, όλα τα αστρονομικά γεγονότα μπορούν να εξηγηθούν από τη συμπεριφορά της σκοτεινής ύλης, η οποία συμπυκνώνεται σε συστάδες γνωστές ως φωτοστέφανοι. Αναφερόμενο ως μοντέλο Ψυχρής Σκοτεινής Ύλης (CDM), αυτό το παράδειγμα υποθέτει ότι η συσσώρευση αερίων και άλλου υλικού γύρω από αυτές τις φωτοστέφανες οδηγεί τελικά στο σχηματισμό άστρων και γαλαξιών και έχει χρησιμοποιηθεί για να εξηγήσει διάφορες ιδιότητες του παρατηρήσιμου σύμπαντος. /P>

Ωστόσο, οι συγγραφείς της μελέτης επισημαίνουν ότι οι περισσότερες προηγούμενες προσομοιώσεις που χρησιμοποιούν την υπόθεση CDM έχουν επικεντρωθεί σε τυχαία κομμάτια του ουρανού και όχι στη δική μας κοσμική γειτονιά – έτσι ξεκίνησαν να προσδιορίσουν εάν το μοντέλο θα μπορούσε ή όχι να χρησιμοποιηθεί για να αναδημιουργήσει με ακρίβεια την περιοχή του διαστήματος που περιβάλλει τον γαλαξία του Γαλαξία.

Έδωσαν τις σύνθετες φυσικές εξισώσεις που στηρίζουν το μοντέλο CDM σε έναν υπερυπολογιστή που ονομάζεται DiRAC COSmology MAchine (COSMA), που βρίσκεται στο Πανεπιστήμιο του Durham. Με βάση αυτές τις εξισώσεις, η μηχανή προχώρησε στη συνέχεια στην προσομοίωση ολόκληρης της ιστορίας ενός τμήματος ουρανού που εκτείνεται σε απόσταση 600 εκατομμυρίων ετών φωτός από το Ηλιακό μας Σύστημα, που αντιπροσωπεύεται από περισσότερα από 130 δισεκατομμύρια προσομοιωμένα σωματίδια.

Σε αυτήν την περιοχή περιλαμβάνονται τα σμήνη γαλαξιών Παρθένος, Κώμα και Περσέας, καθώς και οι γαλαξίες του Γαλαξία και της Ανδρομέδας και άλλα χαρακτηριστικά όπως το Τοπικό Κενό και το Σινικό Τείχος. Αφού έλεγξαν σχολαστικά τη θέση αυτών των προσομοιωμένων χαρακτηριστικών σε σχέση με πραγματικές αστρονομικές παρατηρήσεις, οι συγγραφείς της μελέτης προσδιόρισαν το μοντέλο ως ακριβές.

Σχολιάζοντας αυτό το απίστευτο κατόρθωμα, ο συγγραφέας της μελέτης Matthieu Schaller εξήγησε σε μια δήλωση ότι "αυτές οι προσομοιώσεις αποδεικνύουν ότι το τυπικό μοντέλο Cold Dark Matter μπορεί να παράγει όλους τους γαλαξίες που βλέπουμε στη γειτονιά μας. Αυτό είναι ένα πολύ σημαντικό τεστ για να περάσει το μοντέλο."

Ο συν-συγγραφέας Carlos Frenk πρόσθεσε ότι «οι προσομοιώσεις απλώς αποκαλύπτουν τις συνέπειες των νόμων της φυσικής που δρουν στη σκοτεινή ύλη και στο κοσμικό αέριο κατά τη διάρκεια των 13,7 δισεκατομμυρίων ετών που υπάρχει το σύμπαν μας».

"Το γεγονός ότι μπορέσαμε να αναπαράγουμε αυτές τις γνωστές δομές παρέχει εντυπωσιακή υποστήριξη για το τυπικό μοντέλο της Ψυχρής Σκοτεινής Ύλης και μας λέει ότι είμαστε στο σωστό δρόμο για να κατανοήσουμε την εξέλιξη ολόκληρου του Σύμπαντος."

Γνωστή ως προσομοίωση SIBELIUS-DARK, το μοντέλο αποκάλυψε επίσης ότι το τοπικό μας κομμάτι του σύμπαντος είναι κάπως ανώμαλο, καθώς περιέχει μια «υποπυκνότητα» σκοτεινής ύλης σε σχέση με τον κοσμικό μέσο όρο. Παρόλα αυτά, οι ερευνητές λένε ότι τα ευρήματά τους δεν αμφισβητούν ούτε υπονομεύουν το μοντέλο CDM.

"Αυτό το έργο παρέχει μια σημαντική γέφυρα μεταξύ δεκαετιών θεωρίας και αστρονομικών παρατηρήσεων", δήλωσε ο συγγραφέας της μελέτης Stuart McAlpine. "Με την προσομοίωση του Σύμπαντος μας, όπως το βλέπουμε, είμαστε ένα βήμα πιο κοντά στην κατανόηση της φύσης του κόσμου μας."