Soczewkowanie grawitacyjne w gromadach galaktycznych, takich jak Abell 370, pomaga naukowcom mierzyć rozkład ciemnej materii
Naukowcy mają nadzieję zrozumieć jeden z najpotężniejszych sekretów w kosmologii, symulując jego wpływ na klaster galaktyczny. Chodzi o ciemną energię. Uważa się, że to jej moc sprawia, że Wszechświat rozszerza się coraz szybciej. Problem polega na tym, że nie wiemy nic o ciemnej energii, z wyjątkiem tego, że może to być prawie wszystko.
Co ciekawe, ciemna energia ma tę samą tajemniczą siostrę - ciemną materię. Jest to niewidzialna substancja, która gromadzi się wokół galaktyk i zapobiega ich osobnemu obracaniu, zapewniając dodatkową siłę grawitacji. Efektem utworzenia gromady jest konkurowanie z przyspieszającą ekspansją z ciemnej energii. Ale badanie natury tej konfrontacji rzuci światło na ciemną energię.
Soczewkowanie grawitacyjne
We współczesnym świecie jedynym sposobem obserwowania ciemnej materii jest poszukiwanie skutków działania grawitacyjnego na inną substancję lub światło. Potężne pole grawitacyjne może prowadzić do zniekształceń światła i zginania na długich dystansach. Efekt ten nazywany jest soczewkowaniem grawitacyjnym. Porównując ciemną materię w częściach przestrzeni, naukowcy mogą określić, jak wiele gromad ciemnej materii istnieje, a także jak wpływa na nich ciemna energia. Jednak połączenie między soczewkowaniem grawitacyjnym a akumulacją ciemnej materii nie będzie łatwe. Aby zinterpretować dane teleskopów, należy odwołać się do szczegółowych modeli kosmologicznych - matematycznych reprezentacji złożonych systemów. Naukowcy są teraz zaangażowani w rozwój takiego modelu, który powinien mieć wystarczającą dokładność, aby przetestować różne hipotezy dotyczące ciemnej energii.
Piąta siła
Jedną z egzotycznych teorii jest to, że ciemna energia jest wynikiem wciąż niezbadanej piątej siły (pozostałe cztery to: grawitacja, elektromagnetyzm, silne i słabe siły jądrowe wewnątrz atomów). Jednak najbardziej powszechna hipoteza określana jest jako stała kosmologiczna przedstawiona przez Alberta Einsteina jako część ogólnej teorii względności. Uważa się, że jest to wszechprzenikające morze wirtualnych cząstek, które stale pojawiają się i znikają we wszechświecie.
Aby wykluczyć hipotezę Einsteina, konieczne jest udowodnienie, że ciemna materia nie jest czymś stałym. Cel ten jest realizowany w projekcie EDECS. Zamiast modelować proces tworzenia skupiska danych soczewkowania grawitacyjnego, wszystko zaczyna się od dynamicznej (nie stałej) hipotezy o ciemnej energii. W rezultacie naukowcy będą próbować przewidzieć, jak skondensuje się ciemna materia (jeśli pomysł zadziała).
Zbliżanie się do granic
Istnieją niekończące się ścieżki ciemnej energii, które mogą przekształcić się w przestrzeni i czasie, chociaż obserwacje pozwoliły nam wykluczyć wiele teorii. Teraz skupiamy się na dynamicznej ciemnej energii. Symulacja, która śledzi ewolucję licznych cząstek „ciemnej materii” ciała N, wymaga, aby superkomputery działały przez długi czas.
Nowy model przewiduje, że ciemna energia, która rozwija się w czasie, powinna wpływać na akumulację ciemnej materii. To z kolei zmienia wydajność formowania galaktyk. Prognozy można testować za pomocą teleskopów, takich jak LSST (Chile), SKA (Australia i RPA), a także misji Euclid i WFIRST (teleskop IR). Jeśli ciemna energia okaże się zjawiskiem dynamicznym, wpłynie to w znacznym stopniu na kosmologię i nasze rozumienie fundamentalnej fizyki.
