Naukowcy stworzyli 8 mln wszechświatów. Dzięki temu zbadali wpływ ciemnej materii na ewolucję galaktyk

Bartłomiej Pawlak
Korzystając z superkomputera naukowcy wygenerowali 8 mln modeli różnych wszechświatów. Dzięki temu chcą dowiedzieć się, w jaki sposób obecność ciemnej materii wpływa na kształtowanie się wszystkiego, co nas otacza.

Wszechświat - zgodnie z najbardziej prawdopodobną dziś teorią ewolucji - powstał ok. 13,8 mld lat temu z potężnej eksplozji zwanej Wielkim Wybuchem. Powstało wtedy wszystko, co nas otacza - m.in. materia, energia, czas czy oddziaływania fizyczne. Dzięki nim z materii powstały galaktyki, gwiazdy, planety i inne ciała niebieskie.

>>> Oto pierwsze w historii zdjęcie czarnej dziury:

Zobacz wideo

Zdaniem astronomów kluczowym czynnikiem w ich kreowaniu miała być niewidoczna ciemna materia, której istnienie tłumaczy dziś wiele anomalii grawitacyjnych w obserwowanym Wszechświecie. Teraz naukowcy, pod przewodnictwem Petera Behroozi z Uniwersytetu Arizony postanowili zbadać, jak wielką rolę ciemna materia miała w ewolucji otaczającej nas rzeczywistości.

Zespół z Arizony wykorzystał w tym celu uniwersytecki superkomputer wyposażony w 2 tys. procesorów. Po wprowadzeniu odpowiednich danych maszyna nieprzerwanie przez trzy tygodnie wykonywała obliczenia tworząc 8 mln różnych modeli wszechświata. Każdy z nich zawierał 12 mld galaktyk i opierał się na istniejących w naszym Wszechświecie prawach fizyki.

Na komputerze możemy tworzyć wiele różnych wszechświatów i porównywać je z tym rzeczywistym, a to pozwala nam wnioskować, które reguły prowadzą do tego, co widzimy naprawdę. 

- tłumaczy Behroozi cytowany przez Live Science.

Czytaj też: 10 najpiękniejszych zdjęć z Teleskopu Hubble'a. Robią ogromne wrażenie

Dzięki wykonanym symulacjom, naukowcy mogli dokładnie prześledzić ewolucje wszechświatów trwające od 400 mln lat po Wielkim Wybuchu do czasów obecnych. Każda była oparta o inne dane początkowe, dzięki temu udało im się lepiej zrozumieć wpływ ciemnej materii na tworzenie się galaktyk. Następnie, zebrane dane mogli przyrównać do znanej nam ewolucji istniejącego Wszechświata.

To pierwsze tak kompleksowe symulacje. Wcześniej naukowcy tworzyli najwyżej modele pojedynczych galaktyk. Stworzony program - nazwany przez badaczy "UniverseMachine" - pozwolił na wprowadzenie tak wielu danych, dzięki czemu udało się uzyskać bardziej wiarygodne dane.

Naprawdę fajną rzeczą w tym badaniu jest to, że możemy wykorzystać wszystkie dane na temat ewolucji galaktyk - ich liczbę, liczba zawierających się w nich gwiazd i sposób, w jaki powstają te gwiazdy - to ułożyło się w kompleksowy obraz ostatnich 13 miliardów lat istnienia wszechświata

- komentuje Risa Wechsler, profesor fizyki i astrofizyki na Uniwersytecie Stanforda.

Czytaj też: Naukowcy odkryli dysk wokół czarnej dziury. To przeczy dotychczasowej wiedzy na temat wszechświata

Wyniki podważyły teorię uważaną wcześniej za słuszną 

Dzięki symulacjom superkomputera udało im się zbadać, w jaki sposób postępowała ewolucja naszego Wszechświata. Wyniki potwierdziły, że tempo rodzenia się nowych gwiazd w galaktyce jest ściśle powiązane z masą ciemnej materii. Zdaniem autorów badania najszybciej powstają one w galaktykach z zawartością ciemnej materii na poziomie naszej Drogi Mlecznej. W tych bardziej masywnych rozwój gwiazd był wolniejszy.

Symulacje pokazały jednak, że obecność ciemnej materii wcale nie hamuje powstawania gwiazd we wczesnych etapach formowania się wszechświata. Okazało się, że utrzymywane od wielu lat przekonanie było błędne. Zdaniem autorów jest zupełnie odwrotnie.

Kiedy oglądamy coraz wcześniejsze etapy rozwoju wszechświata spodziewalibyśmy się, że ciemna materia będzie gęstsza, a zatem gaz będzie coraz gorętszy. Jest to niekorzystne dla formowania się gwiazd. (...) Ale okazało się, że jest odwrotnie. Galaktyki o określonym rozmiarze częściej miały większe tempo powstawania gwiazd w przeciwieństwie do naszych oczekiwań

- dodał Behroozi.

Czytaj też: NASA pokazała najbardziej szczegółowe zdjęcie wszechświata. W kadrze 265 tys. galaktyk