Wirtualne bliźniaki Drogi Mlecznej stworzone, aby zrozumieć naturę ciemnej materii

Naukowcy z University of Southern California, University of California w San Diego, Carnegie Observatory i innych instytutów badawczych stworzyli zaawansowane narzędzie do modelowania ciemnej materii. Projekt COZMIC (Cosmological Zoom-in Simulations with Initial Conditions beyond Cold Dark Matter) pozwala na generowanie komputerowych duplikatów galaktyk, takich jak Droga Mleczna, z różnymi cechami niewidzialnej substancji.

COZMIC zapewnia pierwsze bezpośrednie porównanie wpływu różnych hipotez dotyczących natury ciemnej materii na strukturę galaktyczną. Zespół przeprowadził serię eksperymentów obliczeniowych na superkomputerach, testując alternatywne modele, od cząstek oddziałujących z materią barionową we wczesnym Wszechświecie po ciemną materię z siłami wewnętrznymi lub składającą się z kilku składników.

W każdym modelu badacze zmieniali masę, prędkość i zdolność cząstek do interakcji — zarówno w obrębie własnego gatunku, jak i ze zwykłą materią. Pozwoliło im to uzyskać spektrum struktur galaktycznych do porównania z obserwacjami astronomicznymi. Szczególną uwagę poświęcono galaktykom karłowatym — według autorów te układy są najbardziej podatne na mikrofizykę ciemnej materii i służą jako poligon doświadczalny do weryfikacji teorii.

Jednym z celów projektu jest przezwyciężenie ograniczeń modelu standardowego, który traktuje ciemną materię jako zimną i nieaktywną. Jak wyjaśniła kierownik badania, Vera Glushevich (USC), po raz pierwszy udało się modelować realistyczne galaktyki przy fundamentalnie odmiennych prawach fizycznych — i porównać wyniki z danymi teleskopowymi. Wyniki pracy przedstawiono w publikacjach The Astrophysical Journal.

Następnym krokiem będzie szczegółowe porównanie symulacji z obserwowanymi układami gwiezdnymi w celu zidentyfikowania charakterystycznych różnic i markerów konkretnych modeli. Ten krok może znacznie skrócić dystans do zrozumienia natury substancji, która stanowi 85% materii kosmicznej i jej roli w kształtowaniu wielkoskalowej struktury wszechświata.

Czytaj także: Wiadomo już, kiedy tlen całkowicie zniknie na Ziemi

Autorski: