Вселенная на диске
Никогда не будет абсолютной безопасности. В отсутствие очевидцев возникновения Вселенной космологам приходится полагаться на теории и симуляции. Новая компьютерная модель теперь подтверждает представления об образовании первых галактик.
Темная сторона играет важную роль не только в кинематографе, но и в глубинах реального космоса. В то время как так называемая темная энергия, как естественный противник гравитации, разгоняет галактики, темная масса принуждает их своей гравитацией к известным структурам, таким как звездные системы или скопления галактик. Многозначительное взаимодействие темных сил, отнюдь не злых, но тем более таинственных.
Хотя темная энергия, по оценкам, составляет семьдесят процентов Вселенной, наука почти ничего о ней не знает. А еще она до сих пор тщетно искала темную материю, чьи хорошо звучащие имена-кандидаты вроде «Мачо» или «Слабаки» ничего не могут изменить. Тьмы почти не видно - даже в самые современные и лучшие телескопы не имитируют силы, определяющие судьбу всего космоса.
Возникает вопрос, откуда мы вообще знаем, что «что-то» находится снаружи. Ответ подобен убийству без свидетелей: косвенные улики. Без темной материи не могли бы образоваться никакие галактики и другие структуры, а без темной энергии Вселенная не расширялась бы так, как показывают наши наблюдения. По крайней мере, в теории. Потому что все, что мы получаем из истории Вселенной, - это ультракраткий снимок. А точнее: серия снимков, ведь каждый взгляд в телескоп - это еще и путешествие в прошлое из-за конечной скорости света. Поэтому астрономы имеют приблизительное представление о том, как выглядела Вселенная в разные моменты времени. Но достаточно ли этих знаний для фильма о космической эволюции?
Строго говоря, нет. Это правда, что за последние десятилетия теоретики разработали превосходные модели, которые могут объяснить почти все наблюдения. Но до сих пор существуют огромные пробелы в знаниях - особенно когда речь идет о темных частях вселенной. В настоящее время это делает невозможным моделирование, основанное только на основных законах астрофизики. Что работает, так это феноменологические или полуаналитические модели, которые просто принимают некоторые факты как данность. Ученые из консорциума Virgo, возглавляемого Фолькером Спрингелем из Института астрофизики Макса Планка, рассчитали новую веху в этом классе. Millenium Run - это то, что они называют своей компьютерной симуляцией, которая затмевает всех своих предшественников.
Особенностью Millennium Run является то, что в крупномасштабном моделировании учитывалось влияние темной материи. Не уточняя точно, что это за частица, более двух миллионов темных «нечто» дергают за атомы виртуальной вселенной. Начиная с нескольких сотен миллионов лет после Большого взрыва и до настоящего времени, развивалась кубическая компьютерная вселенная с длиной ребра более двух триллионов световых лет. Как и в реальном мире, образовались звезды, галактики, скопления галактик, вытянутые метаструктуры и в основном пустые области.
Одним из наиболее важных открытий суперкомпьютера является раннее появление квазаров. Эти объекты представляют собой чрезвычайно яркие излучающие центры галактик. Ученые подозревают, что в их центре находится массивная черная дыра с массой почти в миллиард солнечных масс. Любая материя, которая исчезает из окружающей среды в этой пропасти, сияет так ярко, когда падает, что светимость квазара в десять триллионов раз больше, чем у Солнца.
Эти большие числа не являются проблемой сами по себе - они больше связаны со временем появления первых квазаров. По наблюдениям, они светились уже через 850 миллионов лет после Большого Взрыва. Достаточно ли этого времени, чтобы образовалась такая массивная черная дыра? Это было! «Millennium Run» подтвердил, что медленная («холодная») темная материя автоматически превращается в ранние квазары. Обнадеживающее подтверждение современных космологических моделей.
Даже если виртуальный мир в компьютере не может на самом деле отражать реальный космос, симуляции, такие как «Millennium Run», по-своему помогают понять процессы, растянувшиеся на миллиарды лет. Чем тоньше становятся теории, тем точнее формулируются модели. И поскольку тысячелетие еще молодо, мы можем с нетерпением ждать результатов следующей гонки.