Znanstveniki že več kot stoletje vedo, da se vesolje širi, v zadnjih desetletjih pa so ugotovili, da se to dogaja s pospešeno hitrostjo. Za ta pojav je odgovorna temna energija, skrivnostna lastnost prostor-časa, ki deluje kot nekakšna odbojna sila med galaksijami. Prevladoval je kozmološki model ΛCDM, ki predpostavlja, da je temna energija stalna skozi ves kozmični čas. Vendar pa nova opažanja in superračunalniške simulacije kažejo, da bi lahko bila temna energija bolj dinamična, kot se je sprva domnevalo.
Instrument za spektroskopijo temne energije (DESI), ki beleži podatke o oddaljenih galaksijah, je v zadnjih letih razkril odstopanja od klasičnega modela. Analize so pokazale, da bi se temna energija lahko sčasoma spreminjala, kar predstavlja velik izziv za dosedanje razlage nastanka in razvoja vesolja.
Raziskovalna skupina pod vodstvom izrednega profesorja Tomoakija Ishiyame z Univerze v Čibi je z uporabo japonskega superračunalnika Fugaku izvedla tri simulacije N-teles z izjemno visoko ločljivostjo. Gre za eno največjih tovrstnih raziskav, pri kateri so posamezni modeli obsegali osemkrat večji volumen kot v prejšnjih študijah.
Prva simulacija je temeljila na standardnem modelu ΛCDM iz leta 2018, druga je vključila časovno spremenljivo komponento temne energije (DDE), tretja pa je uporabila parametre, prilagojene na podlagi dejanskih opazovanj DESI. Prav ta tretji model je pokazal najbolj izrazite razlike v strukturi vesolja.
Vpliv gostote snovi
Rezultati so razkrili, da sama komponenta DDE ne povzroča večjih sprememb v razvoju vesolja. Vendar pa se situacija močno spremeni, ko se parametri, kot je gostota snovi, prilagodijo glede na opazovanja. V simulacijah, ki so temeljile na podatkih DESI, je bila gostota snovi za približno deset odstotkov višja, kar je povzročilo bistveno hitrejše oblikovanje velikih galaktičnih jat.
Raziskovalci so ocenili, da takšen model predvideva do 70 odstotkov več masivnih jat galaksij v zgodnjem vesolju kot standardni ΛCDM. Višja gostota snovi je namreč ustvarila močnejše gravitacijske sile, kar je pospešilo združevanje snovi in nastanek struktur.
Primerjava z opazovanji DESI
Ekipa je podrobno analizirala tudi barionske akustične oscilacije (BAO), ki predstavljajo nekakšen »odtis« starodavnih zvočnih valov v vesolju in so ključno orodje za merjenje kozmičnih razdalj. V modelu DDE, prilagojenem na podatke DESI, se je vrh BAO premaknil za 3,71 odstotka proti manjšim razdaljam, kar se je zelo dobro ujemalo z dejanskimi meritvami.
Poleg tega so raziskovalci preučevali razporeditev galaksij v vesolju. Tudi tukaj so našli razlike med standardnim modelom in modelom z dinamično temno energijo. Simulacije so pokazale močnejše signale združevanja galaksij pri manjših razdaljah, kar se ujema z opazovalnimi podatki iz DESI.
Avtorji raziskave so poudarili, da imajo spremembe kozmoloških parametrov večji vpliv na nastanek struktur kot sama komponenta DDE. „Naše simulacije razkrivajo, da kombinacija dinamične temne energije in višje gostote snovi vodi do znatno drugačne slike zgodnjega vesolja,“ je dejal dr. Ishiyama.
Univerza v Čibi je ob tem izpostavila, da rezultati ponujajo dragoceno osnovo za interpretacijo novih podatkov, ki jih bodo v prihodnjih letih prinesli obsežni raziskovalni projekti, kot sta DESI in japonski spektrograf Subaru Prime Focus Spectrograph. Študija, objavljena v reviji Physical Review D, bo tako pomemben temelj za razumevanje, kako se vesolje razvija skozi čas.
Foto:Pixabay/WikiImages/fotografija je simbolna
