Hvordan har universet utviklet seg over tid? En ny superdatasimulering har gitt det forskerne sier er den mest nøyaktige og detaljerte store kosmologiske modellen for utviklingen av universets storskala struktur. Kalt Bolshoi-simuleringen, og den gir fysikere og astronomer et kraftig nytt verktøy for å forstå kosmiske mysterier som galaksedannelse, mørk materie og mørk energi.
Hvis simuleringen stemmer, viser den at den kosmologiske modellen er ganske upåklagelig.
"Disse enorme kosmologiske simuleringene er avgjørende for å tolke resultatene av pågående astronomiske observasjoner og for å planlegge de nye store undersøkelsene av universet som forventes å bidra til å bestemme arten av den mystiske mørke energien," sa Anatoly Klypin, fra New Mexico State University, som skrev datakoden for simuleringen, som ble kjørt på Pleiades superdatamaskin ved NASA Ames Research Center.
Simuleringen sporer utviklingen av den storskala strukturen i universet, inkludert evolusjonen og distribusjonen av de mørke materie-glorieene der galakser koaleserte og vokste. Innledende studier viser god enighet mellom simuleringens spådommer og astronomers observasjoner.
"På en måte kan du tenke at de første resultatene er litt kjedelige, fordi de i utgangspunktet viser at vår standard kosmologiske modell fungerer," sa co-leder Joel Primack, fra University of California, Santa Cruz. "Det som er spennende, er at vi nå har denne svært nøyaktige simuleringen som vil gi grunnlaget for mange viktige nye studier i månedene og årene som kommer."
Simuleringen er basert på data fra WMAP-oppdraget som har kartlagt lyset fra Big Bang på hele himmelen. En sammenligning av Bolshoi-spådommene med galakseobservasjoner fra Sloan Digital Sky Survey viste veldig god enighet, sa Primack.
Standard forklaringen på hvordan universet utviklet seg etter Big Bang er kjent som Lambda Cold Dark Matter-modellen, og det er det teoretiske grunnlaget for Bolshoi-simuleringen. I følge denne modellen virket tyngdekraften opprinnelig på svake tetthetssvingninger til stede kort tid etter Big Bang for å trekke sammen de første klumpene av mørk materie. Disse vokste til større og større klumper gjennom den hierarkiske sammenslåingen av mindre forfedre. Selv om arten av mørk materie forblir et mysterium, utgjør den rundt 82 prosent av saken i universet. Som et resultat har utviklingen av struktur i universet blitt drevet av tyngdekraftsinteraksjonene mellom mørk materie. Den vanlige saken som danner stjerner og planeter, har falt i de "gravitasjonsbrønnene" som er skapt av klumper av mørk materie, noe som ga opphav til galakser i sentrum av haloer av mørk materie.
Det er lagt ut en serie papirer fra Bolshoi-simuleringen, inkludert en som ser på egenskapene til mørke materie-haloer og en annen som ser på overflod og egenskaper til galakser forutsagt av Bolshoi-simuleringen av mørk materie.
