Πώς εξελίχθηκε το σύμπαν με την πάροδο του χρόνου; Μια νέα προσομοίωση υπερυπολογιστών παρείχε αυτό που λένε οι επιστήμονες ότι είναι το πιο ακριβές και λεπτομερές μεγάλο κοσμολογικό μοντέλο της εξέλιξης της μεγάλης κλίμακας δομής του σύμπαντος. Ονομάζεται προσομοίωση Μπολσόι και δίνει στους φυσικούς και τους αστρονόμους ένα ισχυρό νέο εργαλείο για την κατανόηση των κοσμικών μυστηρίων όπως ο σχηματισμός γαλαξιών, η σκοτεινή ύλη και η σκοτεινή ενέργεια.
Εάν η προσομοίωση είναι σωστή, δείχνει ότι το τυπικό κοσμολογικό μοντέλο είναι αρκετά ακριβές.
«Αυτές οι τεράστιες κοσμολογικές προσομοιώσεις είναι απαραίτητες για την ερμηνεία των αποτελεσμάτων των συνεχιζόμενων αστρονομικών παρατηρήσεων και για το σχεδιασμό των νέων μεγάλων ερευνών του σύμπαντος που αναμένεται να βοηθήσουν στον προσδιορισμό της φύσης της μυστηριώδους σκοτεινής ενέργειας», δήλωσε η Anatoly Klypin, από το Κρατικό Πανεπιστήμιο του New Mexico, ο οποίος έγραψε τον κωδικό υπολογιστή για την προσομοίωση, ο οποίος εκτελέστηκε στον υπερυπολογιστή Pleiades στο NASA Ames Research Center.
Η προσομοίωση ανιχνεύει την εξέλιξη της μεγάλης κλίμακας δομής του σύμπαντος, συμπεριλαμβανομένης της εξέλιξης και της κατανομής των φωτοστέφανων της σκοτεινής ύλης στην οποία οι γαλαξίες συνενώθηκαν και αναπτύχθηκαν. Οι αρχικές μελέτες δείχνουν καλή συμφωνία μεταξύ των προβλέψεων της προσομοίωσης και των παρατηρήσεων των αστρονόμων.
«Με μία έννοια, μπορεί να πιστεύετε ότι τα αρχικά αποτελέσματα είναι λίγο βαρετά, επειδή βασικά δείχνουν ότι το τυπικό κοσμολογικό μοντέλο μας λειτουργεί», δήλωσε ο συν-ηγέτης Joel Primack, από το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, Santa Cruz. "Αυτό που είναι συναρπαστικό είναι ότι έχουμε τώρα αυτήν την εξαιρετικά ακριβή προσομοίωση που θα παρέχει τη βάση για πολλές σημαντικές νέες μελέτες τους επόμενους μήνες και χρόνια."
Η προσομοίωση βασίζεται σε δεδομένα από την αποστολή WMAP που χαρτογραφούν το φως του Big Bang σε ολόκληρο τον ουρανό. Μια σύγκριση των προβλέψεων των Μπολσόι με τις παρατηρήσεις γαλαξιών από την έρευνα Sloan Digital Sky Survey έδειξε πολύ καλή συμφωνία, δήλωσε ο Primack.
Η τυπική εξήγηση για το πώς το σύμπαν εξελίχθηκε μετά το Big Bang είναι γνωστό ως το μοντέλο Lambda Cold Dark Matter και είναι η θεωρητική βάση για την προσομοίωση Bolshoi. Σύμφωνα με αυτό το μοντέλο, η βαρύτητα ενήργησε αρχικά σε μικρές διακυμάνσεις πυκνότητας που παρουσιάστηκαν λίγο μετά το Big Bang για να συγκεντρώσει τις πρώτες συστάδες της σκοτεινής ύλης. Αυτά εξελίχθηκαν σε μεγαλύτερες και μεγαλύτερες συστάδες μέσω της ιεραρχικής συγχώνευσης μικρότερων προγόνων. Αν και η φύση της σκοτεινής ύλης παραμένει μυστήριο, αντιπροσωπεύει περίπου το 82 τοις εκατό της ύλης στο σύμπαν. Ως αποτέλεσμα, η εξέλιξη της δομής στο σύμπαν καθοδηγείται από τις βαρυτικές αλληλεπιδράσεις της σκοτεινής ύλης. Η συνηθισμένη ύλη που σχηματίζει αστέρια και πλανήτες έχει πέσει στα «βαρυτικά πηγάδια» που δημιουργήθηκαν από συσσωματώματα σκοτεινής ύλης, δημιουργώντας γαλαξίες στα κέντρα της φωτοστέφανης της σκοτεινής ύλης.
Μια σειρά χαρτιών έχει εκδοθεί από την προσομοίωση Bolshoi, συμπεριλαμβανομένης μιας που εξετάζει τα χαρακτηριστικά των φωτοστέφανων της σκοτεινής ύλης και μια άλλη που εξετάζει την αφθονία και τις ιδιότητες των γαλαξιών που προβλέπονται από την προσομοίωση της σκοτεινής ύλης των Μπολσόι.
