Нещодавні результати досліджень науковців за допомогою спектроскопу DESI (Dark Energy Spectroscopic Instrument) для вивчення темної енергії вказують на те, що ця таємнича сила може змінюватись, що кидає виклик стандартним моделям Всесвіту.
Хоча наразі дослідники продовжують працювати над підтвердженням результатів, отримані ознаки вказують на те, що темна енергія може змінюватись з часом. Темна енергія представляє одну з ключових таємниць для сучасної космології. Вчені знають, що вона існує, оскільки спостерігають прискорене розширення Всесвіту, однак не можуть пояснити, що ця темна енергія собою представляє.
Використовуючи нову лабораторну систему ексафлопсних обчислень Aurora
обчислення за допомогою суперкомп'ютерів, дослідницька група провела моделювання еволюції Всесвіту з високою роздільною здатністю, створивши платформу для аналізу та інтерпретації останніх досягнень у сфері спостережень. Різні методи вимірювання швидкості розширення Всесвіту дають трохи різні результати. З одного боку, ми маємо дані про реліктове випромінювання. З іншого боку — спостереження за надновими зірками та баріонними акустичними осциляціями, які отримуємо за допомогою таких інструментів, як DESI. Розбіжності між результатами цих вимірювань можуть свідчити про те, що наше розуміння темної енергії є неповним.
«Якщо результат DESI підтвердиться, це означатиме, що космологічна константа не є джерелом космічного прискорення. Це означало б, що простір заповнений речовиною, що динамічно розвивається, з негативною гравітацією, що ніколи не спостерігалося в жодному експерименті на Землі», — пояснює фізик з Аргонської національної лабораторії Міненергетики США Ендрю Хірін.
За підтримкою у проведенні досліджень Хірін та його колеги звернулись до суперкомп’ютера Aurora. З його допомогою вони провели масштабне моделювання Всесвіту з метою аналізу даних DESI.
DESI збирає спектри світла від далеких галактик для визначення їхньої структури, відстаней та руху. Протягом першого року роботи цей спектрограф допоміг науковцям створити найдокладнішу тривимірну карту Всесвіту та відслідкувати його розширення протягом останніх 11 млрд років. Спершу дані, отримані за допомогою DESI, відповідали стандартній моделі космології. Однак незначні розходження можуть вказувати на те, що темна енергія здатна змінюватись з часом. Це кидає виклик поточній теорії космічного прискорення — космологічній константі.
Вперше її додав у свої рівняння загальної теорії відносності Альберт Ейнштейн у 1917 році. Космологічна константа мала протидіяти гравітаційному колапсу, підтримуючи ідею статичного Всесвіту. Однак відкриття приблизно через десятиліття того, що Всесвіт розширюється, змусило вчених відмовитись від цієї ідеї.
Порівнюючи дві моделі Всесвіту, аналогічні одна одній на початку, однак з різними властивостями темної енергії, де у одній моделі темна енергія постійна, а в іншій — динамічна, науковці порівняли результати обох симуляцій з даними, отриманими від DESI, визначивши, яка з цих моделей найбільше збігається з реальними спостереженнями.
«Ідея полягає в тому, що ви створюєте модель Всесвіту з одним набором припущень, а потім порівнюєте свою модель Всесвіту з реальним Всесвітом. Якщо узгодженість достатня, це дає вам певну впевненість у тому, що ваші припущення вірні. Але якщо у вас є якась груба невідповідність, то це свідчить про те, що ваші припущення не відповідають реальному Всесвіту і не відображають істини», — пояснює Ендрю Хірін.
І хоча симуляції не можуть прямо підтвердити висновки на основі результатів DESI, вони забезпечують критично важливий зворотній зв’язок між теорією та спостереженнями.
«Якщо розгляд цих двох симуляцій дасть нам уявлення про тип виміру, який нам слід провести, щоб звузити область до космологічної моделі, то ми можемо повернутися до реальних даних DESI, провести той самий вимір і подивитися, що воно нам покаже», — зазначає наукова співробітниця Аргонського університету Джилліан Бельц-Морманн.
Зла фізика. Чому більша частина Всесвіту завжди буде недосяжною для людства?
Результати досліджень були опубліковані на сервері препринтів Arxiv
Джерело: SciTechDaily
Повідомити про помилку
Текст, який буде надіслано нашим редакторам: