Kuinka maailmankaikkeus on kehittynyt ajan myötä? Uusi supertietokoneiden simulointi on tarjonnut sen, mitä tutkijoiden mukaan on tarkin ja yksityiskohtainen suuri kosmologinen malli maailmankaikkeuden laaja-alaisen rakenteen evoluutiosta. Kutsutaan Bolshoi-simulaatioksi, ja se antaa fyysikoille ja tähtitieteilijöille tehokkaan uuden työkalun kosmisten mysteerien, kuten galaktien muodostumisen, tumman aineen ja tumman energian, ymmärtämiseen.
Jos simulointi on oikein, se osoittaa, että standardi kosmologinen malli on melko paikallaan.
"Nämä valtavat kosmologiset simulaatiot ovat välttämättömiä meneillään olevien tähtitieteellisten havaintojen tulosten tulkitsemiseksi ja uusien laajojen maailmankaikkeuden tutkimusten suunnittelulle, joiden odotetaan auttavan salaperäisen pimeän energian luonteen määrittämisessä", sanoo Anatoly Klypin New Mexico State Universitystä. joka kirjoitti tietokonekoodin simulaatiolle, jota ajettiin Pleiadin supertietokoneella NASA Amesin tutkimuskeskuksessa.
Simulaatio jäljittää maailmankaikkeuden laaja-alaisen rakenteen kehityksen, mukaan lukien tumma-ainehalojen evoluutio ja jakautuminen, joissa galaksit yhdistyivät ja kasvoivat. Alkuperäiset tutkimukset osoittavat, että simulaation ennusteiden ja tähtitieteilijöiden havaintojen välillä on hyvä yhteys.
"Yhdessä mielessä saatat ajatella, että alkuperäiset tulokset ovat hiukan tylsää, koska ne pohjimmiltaan osoittavat, että standardi kosmologinen mallisi toimii", sanoi apulaisjohtaja Joel Primack Kalifornian yliopistosta, Santa Cruzista. "Mielenkiintoista on, että meillä on nyt tämä erittäin tarkka simulaatio, joka tarjoaa perustan monille tärkeille uusille tutkimuksille tulevina kuukausina ja vuosina."
Simulaatio perustuu tietoihin WMAP-operaatiosta, joka on kartoittanut Big Bang -valoa koko taivaalla. Primack sanoi, että vertailu Bolshoin ennusteisiin ja Sloan Digital Sky -tutkimuksen galaksia koskeviin havaintoihin osoitti erittäin hyvää yhteisymmärrystä.
Vakioselitys siitä, kuinka maailmankaikkeus kehittyi Ison räjähdyksen jälkeen, tunnetaan nimellä Lambda Cold Dark Matter -malli, ja se on teoreettinen perusta Bolshoi-simulaatiolle. Tämän mallin mukaan painovoima vaikutti alun perin pieniin tiheysvaihteluihin, jotka esiintyivät pian Ison räjähdyksen jälkeen, ensimmäisten tumman aineen kohoumien vetämiseksi yhteen. Ne kasvoivat suuremmiksi ryhmiksi pienempien progenitorien hierarkkisen yhdistämisen kautta. Vaikka tumman aineen luonne on edelleen mysteeri, sen osuus maailmankaikkeuden aineesta on noin 82 prosenttia. Seurauksena on, että rakenteen kehitystä maailmankaikkeudessa ovat ajaneet tumman aineen gravitaatiovuorovaikutukset. Tähtien ja planeettojen muodostava tavallinen aine on pudonnut ”painovoimakaivoihin”, joita tumman aineen kohoumat ovat luoneet, jolloin galaksit syntyvät pimeän aineen halosien keskuksista.
Bolshoi-simulaatiosta on poistettu sarja papereita, mukaan lukien sellainen, jossa tarkastellaan pimeän aineen halogeenien ominaisuuksia ja toinen, joka tarkastelee galaksien runsautta ja ominaisuuksia, jotka ennustettiin Bolshoi-pimeän aineen simulaatiolla.
