Эволюция Вселенной смоделирована на компьютере

Группа исследователей из разных стран при помощи компьютера создала наиболее полную визуальную модель эволюции Вселенной.

Компьютерная модель демонстрирует, как первые галактики формировались вокруг сгустков таинственной субстанции - темной материи.

Темная материя не имеет электромагнитного излучения и не взаимодействует с ним. Из-за этого ее невозможно наблюдать. Однако темную материю можно обнаружить, поскольку она создает гравитационные эффекты.

Столь подробная модель Вселенной разработана впервые.

Результаты этой работы опубликованы в журнале Nature.

Компьютерная модель позволит проверять теории о том, из чего состоит и как устроена Вселенная.

Один из ведущих в мире специалистов по вопросу возникновения галактик, профессор Ричард Эллис из Калифорнийского технологического института (Caltech) в Пасадене, назвал эту модель "поразительной".

"Теперь мы сможем начать понимать, как возникают звезды и галактики, и как они взаимодействуют с темной материей", - сказал он в интервью Би-би-си.

Новая компьютерная модель основана на теориях профессора Карлоса Френка из Даремского университета в Англии, который сказал, что он "доволен" тем, что результат компьютерного моделирования, основанного на теории, что Вселенная возникла из темной материи, принес настолько хорошие результаты.

"В обычных компьютерных моделях можно создать правдоподобно выглядящие звезды и галактики. Но всем заправляет темная материя", - сказал он.

Новейшие суперкомпьютеры

Космологи создают компьютерные модели развития Вселенной уже более 20 лет. Для этого необходимо ввести данные о том, что представляла собой Вселенная вскоре после Большого взрыва, создать компьютерную программу, соответствующую основным космологическим теориям, а затем остается лишь наблюдать к каким результатам придет компьютер.

Обычно результат подобного моделирования лишь частично соответствует тому, как выглядит Вселенная.

Результат же нового компьютерного моделирования до удивления близок реальности.

Для создания этой модели потребовались огромные вычислительные мощности. Обычному ноутбуку понадобится около двух тысяч лет для того, чтобы запустить программу и дождаться ее результатов. Однако с помощью новейших суперкомпьютеров и программы Arepo исследователям удалось это сделать за три месяца.

В начале в модели появляются линии загадочной субстанции, которую ученые называют темной материей, простирающиеся во вселенской пустоте как ветви космического древа. Спустя миллионы лет темная материя начинает собираться в кластеры, которые затем становятся исходным материалом для первых галактик.

Затем возникает обычная материя, из которой со временем появятся звезды, планеты и сама жизнь.

На изначальных стадиях происходит целая серия гигантских взрывов, в результате которых материя затягивается в черные дыры, из которых она позднее выбрасывается. Этот период хаоса постепенно приводит к возникновению звезд и галактик. Под конец в модели появляется Вселенная, похожая на настоящую.

Темная энергия

Глава группы исследователей, создавших эту компьютерную модель, доктор Марк Фогельсбергер из Массачусетского технологического института (MIT) говорит, что компьютерное моделирование подтверждает многие современные теории космологии.

"Многие галактики, появившиеся в этой модели, очень похожи на галактики в реальной Вселенной. Это говорит, что наши базовые знания о том, как функционирует Вселенная, соответствуют действительности", - полагает он.

В частности, эта модель поддерживает теорию, согласно которой темная материя является своего рода подмостками, поддерживающими видимую Вселенную.

"Если из компьютерного моделирования исключить темную материю, то результат не будет похож на настоящую Вселенную", - сказал он в интервью Би-би-си.

Это первое компьютерное моделирование, демонстрирующее возникновение видимой материи из материи темной. Модель также поможет космологам лучше понять как функционирует так называемая "темная энергия", благодаря которой Вселенная продолжает расширяться.

Европейское космическое агентство намерено в 2020 году запустить спутник "Евклид", который должен будет замерить скорость расширения Вселенной.

Доктор Джоанна Данкли из Оксфордского университета говорит, что для того, чтобы использовать данные полученные "Евклидом", необходимо провести компьютерное моделирование функционирования темной материи, а затем сравнить результаты моделирования с результатами "Евклида".

Однако доктор Робин Качпол из института астрономии в Кембридже призывает к осторожности.

Хотя он и называет результаты нового моделирования "потрясающими", но считает, что "не следует оказываться завороженным их красотой".

"Оно демонстрирует что-то похожее на галактики, имея не слишком много общего с физикой появления галактик", - полагает Робин Качпол.

Источник: Русская служба Би-би-си