Расширение Вселенной происходит с ускорением, и движущей силой этого процесса является загадочная темная энергия. Однако последние исследования показывают, что темная энергия может быть не константой, как считалось ранее, а изменяться со временем. Это открытие способно полностью изменить наше понимание фундаментальных законов космоса.
Специальный инструмент DESI (Dark Energy Spectroscopic Instrument), основной обзор которого начался в 2021 году, предоставил ученым беспрецедентные данные о расширении Вселенной. Используя барионные акустические осцилляции (BAO) для картирования распределения материи, DESI охватил огромный объем Вселенной с невиданной ранее детализацией. Данные первого года работы инструмента позволили проследить расширение Вселенной на протяжении 11 миллиардов лет.
История изучения расширения Вселенной уходит корнями в начало XX века, когда наблюдения красного смещения показали, что удаленные объекты удаляются от Земли. Эдвин Хаббл обнаружил, что чем дальше находится объект, тем быстрее он движется. Однако настоящий прорыв произошел в 1998 году, когда астрономы выяснили, что расширение Вселенной не замедляется, как предполагалось, а ускоряется.
Стандартная модель космологии, известная как Lambda CDM, объясняет это ускорение с помощью космологической постоянной — энергетической плотности, присущей самой Вселенной. Однако новые данные DESI выявили расхождения, которые указывают на то, что темная энергия может меняться со временем, что противоречит концепции постоянной космологической константы.
Для проверки этой гипотезы на суперкомпьютере Aurora в Аргоннской национальной лаборатории были проведены две масштабные симуляции под названием "Discovery Simulations". Первая использовала модель с постоянной темной энергией (Lambda CDM), а вторая — модель с изменяющейся во времени темной энергией (w0waCDM). Эти симуляции заняли всего два дня на суперкомпьютере Aurora, хотя на предыдущих суперкомпьютерах потребовались бы недели вычислений.
«Если результаты DESI подтвердятся, это будет означать, что космологическая постоянная не является источником космического ускорения. Вместо этого пространство пронизано динамически эволюционирующей жидкостью с отрицательной гравитацией», — объясняет Эндрю Хирин, физик из Аргоннской национальной лаборатории Министерства энергетики США.
Результаты симуляций, описанные в статье "Illuminating the Physics of Dark Energy with the Discovery Simulations" под руководством Джиллиан Бельц-Морманн, показали небольшие, но важные расхождения между двумя моделями. В симуляции ΛCDM наблюдалось подавление функции массы гало по сравнению с w0waCDM, различные скорости аккреции массы гало темной материи и разные скорости звездообразования. Хотя эти результаты поддерживают модель динамической темной энергии, авторы предупреждают, что они не являются окончательными.
Катрин Хайтманн, космолог и заместитель директора отдела физики высоких энергий Аргоннской лаборатории, подчеркивает важность этих симуляций: «Они обеспечивают обратную связь с наблюдательными данными и позволяют нам исследовать космологические результаты практически в реальном времени благодаря вычислительной мощности Aurora".
Адриан Поуп, вычислительный специалист из Аргонна, отмечает, что симуляции не изолировали только эффекты темной энергии, а исследовали общие космологические различия. Тем не менее, полученные результаты представляют собой важный шаг к пониманию природы темной энергии и ее роли в эволюции Вселенной.
Если темная энергия действительно меняется со временем, это потребует пересмотра фундаментальных принципов космологии и может открыть совершенно новые направления в понимании Вселенной. Продолжающиеся наблюдения DESI и дальнейшие симуляции на суперкомпьютерах нового поколения помогут ученым разгадать эту космическую загадку.
Изображение носит иллюстративный характер
Специальный инструмент DESI (Dark Energy Spectroscopic Instrument), основной обзор которого начался в 2021 году, предоставил ученым беспрецедентные данные о расширении Вселенной. Используя барионные акустические осцилляции (BAO) для картирования распределения материи, DESI охватил огромный объем Вселенной с невиданной ранее детализацией. Данные первого года работы инструмента позволили проследить расширение Вселенной на протяжении 11 миллиардов лет.
История изучения расширения Вселенной уходит корнями в начало XX века, когда наблюдения красного смещения показали, что удаленные объекты удаляются от Земли. Эдвин Хаббл обнаружил, что чем дальше находится объект, тем быстрее он движется. Однако настоящий прорыв произошел в 1998 году, когда астрономы выяснили, что расширение Вселенной не замедляется, как предполагалось, а ускоряется.
Стандартная модель космологии, известная как Lambda CDM, объясняет это ускорение с помощью космологической постоянной — энергетической плотности, присущей самой Вселенной. Однако новые данные DESI выявили расхождения, которые указывают на то, что темная энергия может меняться со временем, что противоречит концепции постоянной космологической константы.
Для проверки этой гипотезы на суперкомпьютере Aurora в Аргоннской национальной лаборатории были проведены две масштабные симуляции под названием "Discovery Simulations". Первая использовала модель с постоянной темной энергией (Lambda CDM), а вторая — модель с изменяющейся во времени темной энергией (w0waCDM). Эти симуляции заняли всего два дня на суперкомпьютере Aurora, хотя на предыдущих суперкомпьютерах потребовались бы недели вычислений.
«Если результаты DESI подтвердятся, это будет означать, что космологическая постоянная не является источником космического ускорения. Вместо этого пространство пронизано динамически эволюционирующей жидкостью с отрицательной гравитацией», — объясняет Эндрю Хирин, физик из Аргоннской национальной лаборатории Министерства энергетики США.
Результаты симуляций, описанные в статье "Illuminating the Physics of Dark Energy with the Discovery Simulations" под руководством Джиллиан Бельц-Морманн, показали небольшие, но важные расхождения между двумя моделями. В симуляции ΛCDM наблюдалось подавление функции массы гало по сравнению с w0waCDM, различные скорости аккреции массы гало темной материи и разные скорости звездообразования. Хотя эти результаты поддерживают модель динамической темной энергии, авторы предупреждают, что они не являются окончательными.
Катрин Хайтманн, космолог и заместитель директора отдела физики высоких энергий Аргоннской лаборатории, подчеркивает важность этих симуляций: «Они обеспечивают обратную связь с наблюдательными данными и позволяют нам исследовать космологические результаты практически в реальном времени благодаря вычислительной мощности Aurora".
Адриан Поуп, вычислительный специалист из Аргонна, отмечает, что симуляции не изолировали только эффекты темной энергии, а исследовали общие космологические различия. Тем не менее, полученные результаты представляют собой важный шаг к пониманию природы темной энергии и ее роли в эволюции Вселенной.
Если темная энергия действительно меняется со временем, это потребует пересмотра фундаментальных принципов космологии и может открыть совершенно новые направления в понимании Вселенной. Продолжающиеся наблюдения DESI и дальнейшие симуляции на суперкомпьютерах нового поколения помогут ученым разгадать эту космическую загадку.
