Компьютерные модели предсказывают будущее нашей Вселенной

Сегодня пространство заполнено сотнями миллиардов галактик, включая нашу галактику Млечный Путь. Но как развилась ранняя Вселенная до своего нынешнего состояния, и что это расскажет о нашем будущем?

Именно на эти основные вопросы пытаются ответить астрофизические археологи, такие как Риса Векслер. В Институте астрофизики частиц и космологии Кавли Стенфордского университета и Национальной ускорительной лаборатории SLAC ее команда сочетает экспериментальные данные с теорией в компьютерном моделировании, которое воссоздает глубокую историю космоса и прослеживает, как происходило сгущение частиц материи во все более и более плотные образования в расширяющейся Вселенной.

"Большинство наших расчетов, сделанных KIPAC и вычислительной техникой, являются одним из важнейших аспектов сотрудничества между SLAC и Стэнфордом", говорит Векслер, являющаяся адъюнкт-профессором физики, физики элементарных частиц и астрофизики.

Смоделированные путешествия Векслер сквозь пространство-время используют многочисленные экспериментальные данные, включая наблюдения обзора Dark Energy Survey (DES), в ходе которого недавно была открыта новая группа сверхтусклых галактик-компаньонов нашего Млечного Пути, богатых темной материей. Гравитационное воздействие этой невидимой формы материи оказывает действие на нормальную материю, что играет ключевую роль в процессах формирования и роста галактик.

Темная энергия представляет собой другой ключевой компонент формирования нашей Вселенной: она надувает Вселенную, как воздушный шар, с постоянно увеличивающейся скоростью, но исследователи до сих пор не знают, с чем связано это ускорение.

Два будущих проекта дадут Векслер и ее коллегам новые сведения о природе таинственной темной энергии: Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI), который позволит превратить двумерные изображения, получаемые при помощи миссии DES в трехмерную карту Вселенной, а также Large Synoptic Survey Telescope (LSST), мощный телескоп с разрешением 3 200 мегапикселей, который будет построен примерно два года спустя.

Действующая модель предполагает, что Вселенная обречена расширяться вечно, превращаясь в более и более темный космос все быстрее и быстрее, с галактиками, растущими все дальше и дальше друг от друга. Но это ускорение постоянно или изменяет свойства пространства-времени? Дополнительные данные помогут исследователям найти ответ на эти фундаментальные вопросы.