Симуляции крупномасштабных структур Вселенной могут пролить свет на ее «темные элементы»

Если брать в расчет только видимую материю, то Галактики не должно существовать. Общее гравитационное воздействие каждой луны, планеты и звезды недостаточно сильно, чтобы произвести настолько плотную и сложную систему, как Млечный Путь.

Ученые считают, что во Вселенной есть много дополнительной материи, которую мы не можем наблюдать напрямую, - и это темная материя. Хотя не известно, из чего она состоит, ее воздействие на свет и гравитацию проявляется в самой структуре Галактики. Темная материя и еще более таинственная темная энергия, которая, по мнению экспертов, ускоряет расширение Вселенной, могут составлять до 96% всего космоса.

Исследователи из Biocomplexity Institute (Институт биосложностей. - Перевод авт.) при Политехническом университете Виргинии пытаются оценить главные свойства Вселенной в Аргоннской национальной лаборатории, включая относительное распределение темной материи и темной энергии. Министерство энергетики США утвердило почти миллион долларов финансирования для исследовательской команды, которая должна разработать компьютерные симуляции крупномасштабных структур и создать новые статистические методы, призванные помочь изучить эти фундаментальные взаимодействия.

Для регистрации воздействия темной материи и темной энергии на настоящие и будущие научные наблюдения ученые планируют работать на основе одних из самых мощных прогностических технологий, использованных Институтом биосложностей при прогнозе распространения таких заболеваний, как вирус Зика и лихорадка Эбола. Используя данные наблюдений из таких источников, как Dark Energy Survey, специалисты попытаются изучить, как эти «темные элементы» повлияли на эволюцию Вселенной.

«Звучит невероятно, но мы уже делали такие вещи в прошлом, совместив статистические методы с симуляциями суперкомпьютера в поисках эпидемий, - говорит Дейв Хигдон, профессор Института биосложностей. - Использование статистического метода для совмещения входящих данных о населении, шаблонах передвижения и окружающей местности с детальными симуляциями может помочь надежно прогнозировать, как будут изменяться санитарные условия в регионе. Интересно посмотреть, как эти же принципы сработают в космическом масштабе».

Если эксперимент будет успешным, его результаты помогут в работе будущих космологических исследований и смогут объяснить множество тайн, связанных с составами и эволюцией темной материи и темной энергии. Более того, обратный инжиниринг эволюции этих элементов может предоставить уникальную возможность взглянуть более чем на 14 миллиардов лет истории космоса.