Najväčšia simulácia virtuálneho vesmíru
Autor: Joachim Stadel, UZH
Vedci 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.
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 1012) makročastíc, reprezentujúcu temnú hmotu, z čoho bol vytvorený katalóg 25 miliárd virtuálnych galaxií.
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.
Zdroje a doporučené odkazy:
[1] phys.org
O autorovi
Viktória Zemančíková
Mgr. Viktória Zemančíková, PhD. (*1990, Košice) je slovenská popularizátorka astronomie. Do hvězdné oblohy se zamilovala už jako malé dítě a vesmír je její celoživotní vášní. Je absolventka pomaturitního studia astronomie na Slovenskej ústrednej hvezdárni v Hurbanově a též pracovala na Hvězdárně a palnetáriu v Prešově. Vyjma hvězdnému nebi a vesmíru se věnovala filosofii a metodologii vědy v rámci doktorandského studia na Univerzitě Pavla Jozefa Šafárika v Košicích. Je autorkou astronomického kalendáře v časopise Quark a na stránkach Slovenského zväzu astronómov. Publikuje populárně-vedecké články na portálu www.pc.sk.
