Недавние результаты исследований ученых с помощью спектроскопа DESI (Dark Energy Spectroscopic Instrument) для изучения темной энергии указывают на то, что эта таинственная сила может меняться, что бросает вызов стандартным моделям Вселенной.
Хотя сейчас исследователи продолжают работать над подтверждением результатов, полученные признаки указывают на то, что темная энергия может меняться со временем. Темная энергия представляет собой одну из ключевых тайн для современной космологии. Ученые знают, что она существует, поскольку наблюдают ускоренное расширение Вселенной, однако не могут объяснить, что эта темная энергия собой представляет.
Используя новую лабораторную систему эксафлопсных вычислений Aurora
вычисления с помощью суперкомпьютеров, исследовательская группа провела моделирование эволюции Вселенной с высоким разрешением, создав платформу для анализа и интерпретации последних достижений в области наблюдений. Различные методы измерения скорости расширения Вселенной дают немного разные результаты. С одной стороны, мы имеем данные о реликтовом излучении. С другой стороны — наблюдения за сверхновыми звездами и барионными акустическими осцилляциями, которые получаем с помощью таких инструментов, как DESI. Расхождения между результатами этих измерений могут свидетельствовать о том, что наше понимание темной энергии является неполным.
«Если результат DESI подтвердится, это будет означать, что космологическая константа не является источником космического ускорения. Это означало бы, что пространство заполнено динамично развивающимся веществом с отрицательной гравитацией, что никогда не наблюдалось ни в одном эксперименте на Земле», — объясняет физик из Аргонской национальной лаборатории Минэнергетики США Эндрю Хирин.
За поддержкой в проведении исследований Хирин и его коллеги обратились к суперкомпьютеру Aurora. С его помощью они провели масштабное моделирование Вселенной с целью анализа данных DESI.
DESI собирает спектры света от далеких галактик для определения их структуры, расстояний и движения. В течение первого года работы этот спектрограф помог ученым создать самую подробную трехмерную карту Вселенной и отследить ее расширение в течение последних 11 млрд лет. Сначала данные, полученные с помощью DESI, соответствовали стандартной модели космологии. Однако незначительные различия могут указывать на то, что темная энергия способна меняться со временем. Это бросает вызов текущей теории космического ускорения — космологической константе.
Впервые ее добавил в свои уравнения общей теории относительности Альберт Эйнштейн в 1917 году. Космологическая константа должна была противодействовать гравитационному коллапсу, поддерживая идею статической Вселенной. Однако открытие примерно через десятилетие того, что Вселенная расширяется, заставило ученых отказаться от этой идеи.
Сравнивая две модели Вселенной, аналогичные друг другу в начале, однако с различными свойствами темной энергии, где в одной модели темная энергия постоянна, а в другой — динамическая, ученые сравнили результаты обеих симуляций с данными, полученными от DESI, определив, какая из этих моделей больше всего совпадает с реальными наблюдениями.
«Идея заключается в том, что вы создаете модель Вселенной с одним набором предположений, а затем сравниваете свою модель Вселенной с реальной Вселенной. Если согласованность достаточна, это дает вам некоторую уверенность в том, что ваши предположения верны. Но если у вас есть какое-то грубое несоответствие, то это свидетельствует о том, что ваши предположения не соответствуют реальной Вселенной и не отражают истины», — объясняет Эндрю Хирин.
И хотя симуляции не могут прямо подтвердить выводы на основе результатов DESI, они обеспечивают критически важную обратную связь между теорией и наблюдениями.
«Если рассмотрение этих двух симуляций даст нам представление о типе измерения, которое нам следует провести, чтобы сузить область до космологической модели, то мы можем вернуться к реальным данным DESI, провести то же измерение и посмотреть, что оно нам покажет», — отмечает научная сотрудница Аргонского университета Джиллиан Бельц-Морманн.
Злая физика. Почему большая часть Вселенной всегда будет недосягаемой для человечества?
СпецпроектыДе в Україні найкращий мобільний інтернет та хто з операторів лідирує за швидкістю?ШІ в ІТ: як ми автоматизували до 50% рутинних операцій і прискорились в рази. Досвід SharksCode
Результаты исследований были опубликованы на сервере препринтов Arxiv
Источник: SciTechDaily
