Μια ομάδα επιστημόνων από την Ιαπωνία και τις ΗΠΑ απέκτησαν πρόσβαση σε έναν από τους ταχύτερους υπερυπολογιστές του κόσμου, το Fugaku. Με αυτόν η ομάδα τρέχει μια από τις μεγαλύτερες προσομοιώσεις που θα βοηθήσει τους επιστήμονες να κατανοήσουν τον αντίκτυπο που έχει η σκοτεινή ενέργεια σε όλο το Σύμπαν.
Κατά τη διάρκεια του πειράματος, ο υπερυπολογιστής που χρησιμοποιεί πάνω από 150.000 GPUs, διεξήγαγε μια από τις μεγαλύτερες κοσμολογικές προσομοιώσουν που έχουν γίνει μέχρι σήμερα, με πάνω από 442 petaflops υπολογιστικής ισχύος!
Η σκοτεινή ενέργεια και ύλη μπορεί να αποτελεί περίπου το 70% του Σύμπαντος και να ευθύνεται για την επιταχυνόμενη διαστολή του Σύμπαντος, όμως παραμένει σε μεγάλο βαθμό ένα μεγάλο μυστήριο.
Εδώ και καιρό, οι επιστήμονες υποθέτουν πως η σκοτεινή ενέργεια είναι μια σταθερή και αμετάβλητη οντότητα. Όμως τα πρόσφατα δεδομένα από το Φασματοσκοπικό Όργανο Σκοτεινής Ενέργειας (DESI), δείχνει πως μια άλλα πιθανότητα. Θα μπορούσε η σκοτεινή ενέργεια να είναι μια χρονικά μεταβαλλόμενη ιδιότητα του Σύμπαντος; Σύμφωνα με τα πρώτα ευρήματα του DESI, που δημοσιεύθηκαν το 2023, δείχνουν πως η σκοτεινή ενέργεια στην πραγματικότητα εξασθενεί με την πάροδο του χρόνου, δείχνοντας πως δεν είναι τελικά σταθερή.
Κάπως έτσι, έκαναν την εμφάνισή τους τα πρώτα μοντέλα του κόσμου που περιλαμβάνουν έναν τύπο σκοτεινής ενέργειας, που εξελίσσεται με την πάροδο του χρόνου ή αλλιώς μια δυναμική σκοτεινή ενέργεια (DDE).
Με επικεφαλής τον Αναπληρωτή Καθηγητή Tomoaki Ishiyama από το Πανεπιστήμιο Chiba, μια ομάδα ξεκίνησε να διερευνήσει την επίδραση της DDE σε διάφορα σενάρια, χρησιμοποιώντας τη δύναμη του Fugaku. Μέσα από τις προσομοιώσεις, η ομάδα είδε πως ενώ η δυναμική σκοτεινή ενέργεια είχε μικρές επιπτώσεις από μόνη της, οι διακυμάνσεις σε παραμέτρους όπως η πυκνότητα της ύλης, επηρεάζουν σημαντικά τον σχηματισμό γαλαξιών και γενικότερα την εξέλιξη της κοσμικής δομής.
Εντοπίστηκαν για πρώτη φορά δύο μαύρες τρύπες παγιδευμένες σε ένα θανατηφόρο χορό!
Η ομάδα χρησιμοποίησε το Fugaku για να εκτελέσει τρεις προσομοιώσεις υψηλής ανάλυσης N-σωμάτων, καθεμία οκτώ φορές μεγαλύτερη σε όγκο από προηγούμενες μελέτες. Μία προσομοίωση μοντελοποίησε το τυπικό Σύμπαν ΛCDM, ενώ δύο ενσωμάτωσαν DDE. Μία από τις δύο προσομοιώσεις DDE χρησιμοποίησε σταθερές παραμέτρους για να απομονώσει την επίδραση του χρονικά μεταβαλλόμενου συστατικού της σκοτεινής ενέργειας. Η άλλη χρησιμοποίησε παραμέτρους που προέκυψαν από τα ευρήματα του DESI του πρώτου έτους, συμπεριλαμβανομένης μιας 10% υψηλότερης πυκνότητας ύλης.
Τα αποτελέσματα της ομάδας δείχνουν πως η Δυναμική Σκοτεινή Ενέργεια από μόνη της έχει ελάχιστη επίδραση στην κοσμική δομή. Όμως, το μοντέλο που έρχεται από το DESI, με αυξημένη πυκνότητα ύλης, δείχνει σημαντική επίδραση της σκοτεινής ενέργειας. Σύμφωνα με την μελέτη, αυτό το μοντέλο προσβλέπει μέχρι και 70% πιο ογκώδη σμήνη γαλαξιών κατά τις πρώτες εποχές του Σύμπαντος, λόγω των ισχυρότερων βαρυτικών δυνάμεων.
Το βασικότερο αυτής της μελέτης είναι πως οι ερευνητές μελέτησαν προσεκτικά τις προβλέψεις του μοντέλου DDE και φαίνεται πως ευθυγραμμίζονται πάρα πολύ με τα παρατηρησιακά μας δεδομένα από το DESI. Αυτό δε δείχνει μόνο την ύπαρξη της σκοτεινής ενέργειας, αλλά και το ότι αυτή δεν είναι μια σταθερά!
Η εργασία δημοσιεύτηκε στο Physical Review D.
