Výskumníci z univerzity v Zürichu simulovali vývoj celého nášho vesmíru pomocou výkonného superpočítača. Obrovský katalóg obsahujúci približne 25 miliárd virtuálnych galaxií vznikol z 2 biliónov digitálnych častíc. Tento katalóg sa používa na kalibráciu pokusov na družici Euclid, ktorá v roku 2020 začne pracovať s cieľom preskúmať povahu temnej hmoty a temnej energie.
V priebehu troch rokov skupina astrofyzikov vyvinula revolučný kód, ktorý s nebývalou presnosťou opisuje dynamiku temnej hmoty a tvorbu rozsiahlych štruktúr vo vesmíre. Ako uviedli Joachim Stadel, Douglas Potter a Romain Teyssier vo svojom nedávno zverejnenom článku, kód (nazývaný PKDGRAV3) bol navrhnutý tak, aby optimálne využil dostupnú pamäť a výkonnú silu moderných superpočítačov, medzi ktoré patrí aj "Piz Daint" patriaci Swiss National Computing Center (CSCS). Za 80 hodín vedci vytvorili virtuálny vesmír o veľkosti dvoch biliónov (tj dve tisíce miliárd alebo 2 x 10^12) makročastíc, reprezentujúcu temnú hmotu, z čoho bol vytvorený katalóg 25 miliárd virtuálnych galaxií.
Výskumníci simulovali tvorbu malej koncentrácie hmoty, nazývanej halo temnej hmoty,v rámci ktorej sa predpokladá, že vznikajú galaxie ako naša Mliečna dráha. Výzvou tejto simulácie bolo modelovanie galaxií tak malých ako jedna desatina Mliečnej dráhy, a to v objeme tak veľkom, ako je celý náš pozorovateľný vesmír.
Tejto zistenia naberajú na dôležitosti, keď si uvedomíme, že v skutočnosti asi 95 percent z vesmíru je tmavý. Vesmír pozostáva z 23 percent temnej hmoty a 72 percent tmavej energie. Povaha temnej energie však stále zostáva jedným z hlavných nevyriešených tajomstiev modernej vedy. Táto hádanka môže byť rozlúštená len nepriamym pozorovaním: Keď satelit Euclid zachytí svetlo pochádzajúce z miliárd galaxií v rámci veľkej časti oblohy, astronómovia budú môcť merať veľmi jemné deformácie, ktoré vznikajú pri ohybe svetla týchto vzdialených galaxií putujúceho cez tmavú hmotu v popredí.
Tento nový virtuálny katalóg galaxií pomôže optimalizovať observačnú stratégiu experimentu Euclid a minimalizovať rôzne zdroje chýb skôr než satelit začne svoju šesťročnú misiu zbierania údajov. Euclid vykoná tomografickú mapu nášho vesmíru a vráti sa v čase 10 miliárd rokov vývoja vo vesmíre. Z údajov Euclid získajú vedci nové informácie o povahe temnej energie, ale taktiež dúfajú, že objavia novú fyziku ukrytú za štandardným modelom.
Rozloženie tmavej hmoty v časti simulovaného vesmíru. Credit: Joachim Stadel, UZH
Zdroj: phys.org
Lastomir