Еволюція Всесвіту змодельована на комп'ютері

Настільки докладна модель Всесвіту розроблена вперше

Група дослідників з різних країн за допомогою комп'ютера створила найбільш повну візуальну модель еволюції Всесвіту.

Комп'ютерна модель демонструє, як перші галактики формувалися навколо згустків таємничої субстанції - темної матерії.

Темна матерія не має електромагнітного випромінювання і не взаємодіє з ним. З-за цього її неможливо спостерігати. Однак темну матерію можна виявити, оскільки вона створює гравітаційні ефекти.

Настільки докладна модель Всесвіту розроблена вперше.

Результати цієї роботи опубліковані в журналі Nature.

Комп'ютерна модель дозволить перевіряти теорії про те, з чого складається і як влаштований Всесвіт.

Один з провідних у світі фахівців з питання виникнення галактик, професор Річард Елліс з Каліфорнійського технологічного інституту (Caltech) в Пасадені, назвав цю модель "вражаючою".

"Тепер ми зможемо почати розуміти, як виникають зірки і галактики, і як вони взаємодіють з темною матерією", - сказав він в інтерв'ю Бі-бі-сі.

Новая комп'ютерна модель грунтується на теоріях професора Карлоса Френка з Даремського університету в Англії, який сказав, що він "задоволений" тим, що результат комп'ютерного моделювання, заснованого на теорії, що Всесвіт виник з темної матерії, приніс настільки хороші результати.

"У звичайних комп'ютерних моделях можна створити правдоподібно виглядають зірки і галактики. Але всім заправляє темна матерія", - сказав він.

Новітні суперкомп'ютери

Космологи створюють комп'ютерні моделі розвитку Всесвіту вже більше 20 років. Для цього необхідно ввести дані про те, що являла собою Всесвіт незабаром після Великого вибуху, створити комп'ютерну програму, що відповідає основним космологічними теоріями, а потім залишається лише спостерігати до яких результатів прийде комп'ютер.

Звичайного ноутбука знадобиться близько двох тисяч років для розрахунку

Зазвичай результат подібного моделювання лише частково відповідає тому, як виглядає Всесвіт.

Результат же нового комп'ютерного моделювання до подиву близький реальності.

Для створення цієї моделі були потрібні величезні обчислювальні потужності. Звичайного ноутбука знадобиться близько двох тисяч років для того, щоб запустити програму і дочекатися її результатів. Однак з допомогою новітніх суперкомп'ютерів і програми Arepo дослідникам вдалося це зробити за три місяці.

На початку в моделі з'являються лінії загадкової субстанції, яку вчені називають темною матерією, що тягнуться під вселенської порожнечі як гілки космічного древа. Через мільйони років темна матерія починає збиратися в кластери, які потім стають вихідним матеріалом для перших галактик.

Потім виникає звичайна матерія, з якої з часом з'являться зірки, планети і саме життя.

На початкових стадіях відбувається ціла серія гігантських вибухів, в результаті яких матерія затягується в чорні діри, з яких вона пізніше викидається. Цей період хаосу поступово приводить до виникнення зірок і галактик. Під кінець моделі з'являється Всесвіт, схожа на справжню.

Темна енергія

Голова групи дослідників, які створили цю комп'ютерну модель, доктор Марк Фогельсбергер з Массачусетського технологічного інституту (MIT) каже, що комп'ютерне моделювання підтверджує багато сучасні теорії космології.

Змодельовані галактики дуже схожі на реальні

"Багато галактик, що з'явилися в цій моделі дуже схожі на галактики в реальному Всесвіті. Це говорить, що наші базові знання про те, як функціонує Всесвіт, відповідають дійсності", - вважає він.

Зокрема, ця модель підтримує теорію, згідно з якою темна матерія є свого роду підмостками, що підтримують видиму Всесвіт.

"Якщо з комп'ютерного моделювання виключити темну матерію, то результат не буде схожий на справжню Всесвіт", - сказав він в інтерв'ю Бі-бі-сі.

Це перше комп'ютерне моделювання, що демонструє виникнення видимої матерії з темної матерії. Модель також допоможе космологам краще зрозуміти як функціонує так звана "темна енергія", завдяки якій Всесвіт продовжує розширюватися.

Європейське космічне агентство має намір до 2020 року запустити супутник "Евклід", який повинен буде заміряти швидкість розширення Всесвіту.

Доктор Джоанна Данклі з Оксфордського університету каже, що для того, щоб використовувати дані одержані "Евклидом", необхідно провести комп'ютерне моделювання функціонування темної матерії, а потім порівняти результати моделювання з результатами "Евкліда".

Однак доктор Робін Качпол з інституту астрономії в Кембриджі закликає до обережності.

Хоча він і називає результати нового моделирования "приголомшливими", але вважає, що "не слід надаватися завороженным їх красою".

"Воно демонструє щось схоже на галактики, маючи не надто багато спільного з фізикою появи галактик", - вважає Робін Качпол.