Szuperszámítógép alkotja újra a világegyetemet

A tudósok legfőbb vágya, hogy visszatekerjék az idő kerekét és a kezdettől követhessék nyomon a világegyetem fejlődését. Mivel ez nem lehetséges, a kutatók kénytelenek számítógépen megalkotni saját mini-univerzumaikat, rászabadítva a fizika törvényeit, így tanulmányozva evolúciójukat. Most a legrészletesebb, legnagyobb mérvű szimuláción dolgoznak, amitől a kozmológia egyik legnagyobb rejtélyének, az univerzum tágulását gyorsító sötét energia eredetének megfejtését várják.

Az új szimuláció munkálatait Salman Habib és Katrin Heitmann, az Illinois állambeli Argonne Nemzeti Laboratórium fizikusai vezetik. A program a világ harmadik leggyorsabb számítógépén, a labor Mira szuperszámítógépén fog futni. A szimuláció az elkövetkező egy-két hónapon belül indul, több százmillió "részecskét" - az anyag kis darabjait megtestesítő elemeket felhasználva. A számítógép az idő múlásával megfigyeli a részecskék mozgását, amint az űrben rájuk ható erőkre reagálnak. A szimuláció előrehaladásával ezek az anyagdarabkák a gravitációnak köszönhetően össze fognak csomósodni, egyre nagyobb és nagyobb foltokat alkotva, amik a galaxisokat, galaxishalmazokat és szuperhalmazokat testesítik meg. Az ősrobbanás óta eltelt 13,7 milliárd év szimulálása mindössze két hetet vesz majd igénybe.


A végcél az univerzum szerkezetéről szerzett legjobb távcsöves észlelések összehasonlítása a számítógépes modell ábrázolta szerkezettel, tesztelve az uralkodó kozmológiai elméletet. "Azért van szükségünk erre a nagyon nagy felbontású, nagyon nagy méretű szimulációkra, hogy lássuk, ha az észlelések nem egyeznek a modellel" - nyilatkozott Habib a SPACE.com-nak

Sötét energiának nevezik azt a valamit, ami a világegyetem gyorsuló tágulását okozza. A gyorsulás 1990-es évekbeli felfedezése megrázta a tudományos társadalmat, mivel az akkori elméletek a gravitációs vonzás miatt a tágulást egy egyenletes, a többség szerint inkább lassuló folyamatnak tartották. A jelenlegi elmélet szerint a sötét energia nem más mint az Einstein által felvázolt kozmológiai állandó, amit eleinte be akart illeszteni általános relativitás egyenleteibe, a világegyetem vákuum-energiájának ábrázolására. Bár Einstein végül kihagyta ezt a tagot, később a tudósok felismerték, hogy az megmagyarázhatja a világegyetem tágulásának jelenlegi megfigyeléseit. Úgy tűnik, hogy a nagyon távoli galaxisok között fellép egy gravitációs vonzást legyőző taszítás. Ilyen fizikai folyamatot jelenleg nem ismerünk, a gyorsuló tágulás megmagyarázásához azonban szükséges a taszító tag, vagyis a sötét energia beírása. Habib szerint azonban a kozmológusok nem elégedettek a magyarázattal. „Ez csak egyetlen szám, amit extra tagként bevezettünk az egyenletekbe” - mondta. „A gond az, hogy ha megkérdezik, mi lenne az értéke, az óriási – sokszorosa a valós észleléseknek”


Bár a kozmológiai állandón alapuló szimulációk eddig egyezni látszanak a világegyetem nagymérvű észleléseiből látottakkal, a tudósok úgy vélik, a következő generációs észlelések több eltérést is felfedhetnek a részletekben. Ha nem a kozmológiai állandó okozza az univerzum gyorsuló tágulását, akkor elképzelhető, hogy az űr tartalmaz valamilyen más tömeg- vagy energiatípust, például egy mezőt, ami mindent széthúz. „Ez alapvetően egy találgatás, lehet ez is, lehet az is” - mondta Habib. „De akármelyik legyen is, felettébb érdekes”