Увидеть – значит поверить? Ученые создают моделируемые вселенные в комплекте с макетами темной материи, галактик, квази-квазаров и псевдо-сверхновых, чтобы лучше разобраться в реальных наблюдениях.
Их цель – представить, как новые наблюдения на Земле и космические исследования будут видеть Вселенную. Используемый аппарат назвали Спектроскопический Инструмент Темной Энергии (DESI). Проект планируют начать в 2019 году.
Несколько команд формируют отдельные модели, наполненные различными объектами, с которыми столкнется DESI.
Новые модели ориентируются на предыдущие наблюдения и масштабные вселенские симуляции, учитывающие сложную физику, а также темную материю – неизвестная форма материи, которая вместе с темной энергией занимает 95% от общей массы и энергии пространства.
Конечно, существует целая база данных, но DESI увидит новую картинку. Моделируемые объекты и вселенные, созданные и улучшенные мощными суперкомпьютерами, должны учитывать атмосферный шум Земли, а также условия погоды, освещения и лунные фазы, влияющие на наблюдения.
DESI установят на 4-метровый телескоп в Национальной обсерватории Кит-Пик (Аризона). Он будет измерять свет от десятков миллионов галактик и прочих объектов с массивом в 5000 вращающихся роботов. Роботизированный массив будет циклически проходить через последовательность объектов, заглядывая до 11 млрд. лет назад в начало Вселенной.
Улавливаемый DESI свет обеспечит точные измерения, которые помогут восстановить эволюцию Вселенной и узнать больше информации о темной энергии. Последнее особенно важно, ведь именно она отвечает за пространственное расширение.
Одной из симуляций выступает созданная в Германии «Тысячелетие-XXL». Для формирования использовали 12000 компьютерных ядер, что приравнивается к 300-летней работе компьютера. Макет галактики сосредоточился на той же части неба, которую будет исследовать DESI. Каталог показывает, как красное смещение меняется со временем и будет отображаться в DESI.
Из-за космического расширения отдаленные объекты выглядят краснее и слабее. Однако более ранние каталоги не учитывали изменений в красном смещении.
Команда использовала метод «распределение занятости гало», чтобы смоделировать среднее число галактик и их яркость на основе «Тысячелетие-XXL». В моделях темной материи создаются ореолы, окутывающие галактики.
Галактики в каталоге упрощаются до уровня яркости, потому что они будут отображены в одном из диапазонов длин волн, просканированных DESI. Каталог макетов также предназначен для имитации галактических типов. Отдельные симуляции будут учитывать более темные условия просмотра.
Но команда DESI не остановится на достигнутом. Даже после запуска программы они продолжат адаптировать и улучшать модели.
Эксперты не забывают, что вера в симуляции не принесет достоверного видения Вселенной. Поэтому придется все проверять в реальности с особой точностью. К примеру, особенно трудно моделировать квазары. Но ученые настаивают на том, что мы нуждаемся в каталогах с максимально реалистичными макетами объектов, чтобы повысить точность измерения реальной Вселенной.