Widzieć to wierzyć? Naukowcy tworzą symulowane wszechświaty pełne pozornej ciemnej materii, galaktyk, quasi-kwazarów i pseudo-supernowych, aby lepiej zrozumieć rzeczywiste obserwacje.
Ich celem jest wyobrażenie sobie, jak nowe obserwacje na Ziemi i badania kosmiczne ujrzą Wszechświat. Zastosowane urządzenie nosiło nazwę Instrumentu Spektroskopii Ciemnej Energii (DESI). Rozpoczęcie projektu zaplanowano na 2019 r.
Wykres przedstawia cienki plasterek w katalogu fałszywych galaktyk. Niebieskie i zielone kropki są jasnymi i słabymi galaktykami modelowanymi przez Instrument Spektroskopii Ciemnej Energii. Czerwone kropki - galaktyki, których jasność przekracza wartości cyfrowego sondażu Sloan
Kilka zespołów tworzy osobne modele wypełnione różnymi obiektami, z którymi spotka się DESI.
Nowe modele skupiają się na wcześniejszych obserwacjach i wielkoskalowych symulacjach wszechświata, które uwzględniają złożoną fizykę, jak również ciemną materię - nieznaną formę materii, która wraz z ciemną energią zajmuje 95% całkowitej masy i energii przestrzeni.
Oczywiście istnieje cała baza danych, ale DESI zobaczy nowy obraz. Modelowane obiekty i wszechświaty, tworzone i wzmacniane przez potężne superkomputery, powinny brać pod uwagę szum atmosferyczny Ziemi, a także warunki pogodowe, oświetlenie i fazy księżycowe wpływające na obserwacje. DESI zostanie zainstalowany na 4-metrowym teleskopie w Kit Peak National Observatory (Arizona). Będzie mierzyć światło z dziesiątek milionów galaktyk i innych obiektów za pomocą zestawu 5000 wirujących robotów. Szereg robotów przejdzie przez sekwencję obiektów, patrząc na 11 miliardów lat temu na początku wszechświata.
Animacja pokazuje skalowane przedstawienie rozkładu ciemnej materii w przestrzeni. Na podstawie modelowania Millennium. Rozciąga się od skali kilku miliardów parseków do mniej niż 10 000 parseków
Światło uchwycone przez DESI zapewni dokładne pomiary, które pomogą przywrócić ewolucję Wszechświata i dowiedzieć się więcej o ciemnej energii. To ostatnie jest szczególnie ważne, ponieważ to ona jest odpowiedzialna za ekspansję przestrzenną.
Jedną z symulacji jest Millennium XXL stworzony w Niemczech. Do tworzenia używanych 12.000 rdzeni komputerowych, co odpowiada 300 latom pracy komputera. Układ galaktyki koncentrował się na tej samej części nieba, którą badał DESI. Katalog pokazuje, jak zmienia się przesunięcie ku czerwieni w czasie i będzie wyświetlany w DESI.
Z powodu kosmicznej ekspansji odległe obiekty wyglądają na bardziej czerwone i słabsze. Jednak wcześniejsze katalogi nie uwzględniały zmian przesunięcia ku czerwieni.
Przewidywana dystrybucja galaktyk w symulacji Millennium-XXL. Każda galaktyka jest reprezentowana przez kulę, której intensywność i rozmiar są związane z oczekiwaną całkowitą masą w gwiazdach i wielkością dysku z chłodnym gazem. Zespół wykorzystał metodę „rozkładu zatrudnienia aureoli” do modelowania średniej liczby galaktyk i ich jasności na podstawie Millennium-XXL. W modelach ciemnej materii powstają aureole otaczające galaktyki.
Galaktyki w katalogu są uproszczone do poziomu jasności, ponieważ będą wyświetlane w jednym z zakresów długości fal skanowanych przez DESI. Katalog układu ma również naśladować typy galaktyczne. Oddzielne symulacje będą uwzględniać ciemniejsze warunki oglądania.
Ale zespół DESI nie poprzestanie na tym. Nawet po uruchomieniu programu będą nadal dostosowywać i ulepszać model.
Oto kilka celów dla Obserwatorium DESI, a także obrazy nakładkowe pokazujące fałszywe widma i sygnatury świetlne.
Eksperci nie zapominają, że wiara w symulację nie przyniesie wiarygodnej wizji wszechświata. Dlatego konieczne jest sprawdzenie wszystkiego w rzeczywistości ze szczególną dokładnością. Na przykład szczególnie trudno jest modelować kwazary. Jednak naukowcy upierają się, że potrzebujemy katalogów z najbardziej realistycznymi układami obiektów, aby poprawić dokładność pomiaru rzeczywistego Wszechświata.
