宇宙について本当にわかっていることが 1 つあるとすれば、それは宇宙が無限に大きいように見えるということです。このような背景を考えると、その全容を描くことはほぼ不可能に思われます。しかし、それでも研究者グループは挑戦を続け、成功を収めました。
宇宙: 137 億年をシミュレート
ヘルシンキと英国からの参加者で構成された国際チームは、多数のスーパーコンピューターを使用して支援しました。彼らは協力して、これまでに存在した宇宙の最も正確なシミュレーションを作成しました。彼らは研究のために、ビッグバンから現在に至るまでの宇宙開発の歴史全体も紹介しました。 ここでその小さな抜粋を見つけることができます。
このシミュレーションは「SIBELIUS-DARK」と呼ばれ、「Simulations Beyond the Local Universe」（「SIBELIUS」）プロジェクトの一部です。地球から 6 億光年、宇宙の進化の 137 億年をカバーします。そこには1,300億個の「粒子」が表現されています。数千台のコンピューターが数週間にわたって同時に動作し、必要な膨大な量のデータを生成しました。最終的なシミュレーションそのものが「DiRAC COSmology MAchine」（「COSMA」）となりました。
また、興味深い点は、 ビッグバン理論が反駁された可能性があることです。なぜなら、明らかに星は宇宙そのものよりも古い可能性があるからです。
暗黒物質の焦点
次にチームは、仮想世界を一連の実際の観察と綿密に比較しました。彼らは、宇宙における私たちの位置が少し特殊である可能性があることを発見しました。シミュレーションでは、物質の局所的かつ大きな「過小密度」が原因で、平均銀河密度が低下すると予測しました。この発見は、宇宙論における現在のモデルを揺るがすものではありません。それにもかかわらず、それは新しい銀河観測の解釈に影響を与える可能性があります。
研究者らは、コンピューター表現に関連する物理方程式を使用しました。彼らの助けを借りて、彼らは宇宙の歴史における暗黒物質と宇宙ガスの発展についても説明します。 暗黒物質は現在、仮説上のみ存在しますが、本質的なものとみなされています。宇宙のすべての物質の大部分を占めると言われています。
地球や、おとめ座やペルセウス座などの他のよく知られた星座など、私たちの宇宙空間を再現するアルゴリズムも使用されました。展示の焦点は天の川とアンドロメダ銀河です。
テストベンチ上の「コールドダークマター」モデル
ダラム大学のカルロス・フレンク教授は、「このシミュレーションは、宇宙が存在した137億年間における暗黒物質と宇宙ガスに対する物理法則の影響を示している」と述べた。同氏の見解では、このシミュレーションは宇宙論における一般的な「冷たい暗黒物質」モデルを強力に裏付けているという。このモデルを使用すると、研究者は、ビッグバンの残留熱とその特性から、私たちの周囲で観測される銀河の数とその空間分布に至るまで、多くの天文情報を説明することができます。 「私たちは宇宙全体の進化を理解するための正しい道を進んでいます」とフレンク氏は言います。
研究チームはシミュレーションをさらに分析し、「冷たい暗黒物質」モデルの適合性をさらにテストしたいと考えています。しかし、すでに大きな一歩が踏み出されています。 「このプロジェクトは、数十年にわたる理論と天体観測の間に架け橋を提供します」と博士は述べた。ヘルシンキ大学のスチュアート・マカルパイン氏。
したがって、科学が他に何を発見するかを見るのはエキサイティングです。宇宙の他の謎の飛行物体は、必ずどこかで再び出現する可能性があります。
出典: 「SIBELIUS-DARK: 制約付き実現シミュレーションによる局所体積の銀河カタログ」(2022 年、王立天文学協会)