Команда астрофизиков использовала суперкомпьютер, чтобы создать 8 млн. уникальных вселенных. Затем они проследили за их рождением, развитием и старением. Зачем? Таким образом, ученые хотели осознать роль темной материи в жизни нашей собственной Вселенной с момента Большого взрыва.
Еще в 1960-х гг. исследователи поняли, что Вселенная в основном представлена загадочной темной материей. С того момента продолжаются попытки понять, какую роль она играет в формировании галактик и их способности создавать звезды.
Главная теория Большого взрыва указывает на то, что после рождения Вселенной темная материя начала сливаться за счет гравитации в массивные облака. Их стали называть гало темной материи. По мере роста гало, они притягивали редкий газообразный водород, за счет чего создавались звезды и галактики.
Выходит, темная материя в теории играет роль галактической основы и определяет, как галактики формируются, сливаются и развиваются. Чтобы изучить детали, ученые решили использовать суперкомпьютер и создать имитации более 8 млн. уникальных вселенных. Это довольно масштабный проект, так как каждая Вселенная отличалась по физическим законам.
Новая программа непрерывно создавала миллионы вселенных, каждая из которых вмещала по 12 млн. галактик. В каждой симуляции проследили за развитием вселенных от 400 млн. лет после Большого взрыва и до современности.
Для создания точной копии нашей Вселенной или хотя бы галактики потребовалось бы слишком много мощности и времени работы компьютера (не хватит даже сотни лет). Поэтому ограничились лишь двумя критериями: общая звездная масса и скорость формирования новых звезд. В итоге, получилось из 8 млн. вселенных найти ту, которая по своим особенностям сходится с реальной, в которой мы живем.
Что показало исследование? Оказывается, скорость формирования звезд галактиками тесно связана с массой их гало темной материи (то есть, она действительно играет значительную роль).
Галактики, где массивность гало темной материи сходилась с показателем в Млечном Пути, показывали самые высокие скорости звездного рождения. Если же массивность была больше, то скорость рождения новых звезд сдерживалась большой населенностью черных дыр.
Есть еще одно важное наблюдение. Новые данные заставили сомневаться в давнем убеждении: темная материя подавляла появление звезд в ранней Вселенной. Ожидается, что в прошлом темная материя была плотнее, а газ более раскаленным. Это должно было тормозить звездное формирование.
Однако данные нового исследования показывают, что, вопреки ожиданиям, галактики конкретного размера продолжали формировать звезды, причем с увеличенной скоростью.
Теперь команда планирует расширить исследование. Они хотят протестировать больше способов, которыми темная материя может влиять на галактические свойства. Сейчас важно узнать, какое влияние оказывается на галактические формы, массивность черных дыр и частоту перехода звезд в форму сверхновых.
Это уникальный проект, так как теперь есть рабочее поле в виде искусственных вселенных, где можно задавать множество новых вопросов и тестировать различные сценарии развития событий.