Elkészült az eddigi legnagyobb Univerzum-modell

A Virgo nevet viselő nemzetközi asztrofizikus csoport szuperszámítógépek segítségével modellezte a Világegyetem történetének azt a szakaszát, amelyben a galaxisok és a kvazárok kialakultak. Számításaik eredményeit összevetették a megfigyelési adatokkal. Az egyezésekből és az eltérésekből ki lehet következtetni, milyen fizikai folyamatok játszódtak le a korai Univerzumban. Az eddigi legnagyobb szimulációs modellel elért eredményeket a Nature közli.

Az 1994-ben szuperszámítógépes kozmológiai szimulációkra létrehozott Virgo konzorciumban brit, német, kanadai, japán és amerikai kutatók dolgoznak együtt, elsősorban brit és német kutatóintézetek szuperszámítógépein. Millennium Szimulációnak keresztelt legújabb modelljükben a Világegyetemet egy 2 milliárd fényév oldalélű kockával helyettesítették, és több mint tízmilliárd alkotórészt (anyagdarabot) helyeztek el ebben a térfogatban. Ekkora részecskeszámmal még sohasem végeztek számításokat. Az égboltot feltérképező mérések szerint a kiválasztott térfogatban a valóságban körülbelül 20 millió galaxis található, középpontjukban pedig szupernehéz fekete lyukak ülnek. A modell segítségével azt vizsgálták, hogyan fejlődhettek ki az anyagcsomókból ezek a szerkezetek.

A modell egyébként a kozmológia legfrissebb eredményeire épült. Az egyre gyorsuló tágulást előidéző sötét energia arányát 70%-nak vették, kb. 25% az egyelőre ismeretlen sötét anyag részaránya, a fennmaradó 5% a jól ismert atomos anyag, döntő részben hidrogén és hélium. Korábban még nem végeztek a sötét energia létezését figyelembevevő részletes modellszámításokat.

A Millennium Szimuláció az Ősrobbanás után négyszázezer évvel fennállt állapotokból indul ki. Az anyag és a sugárzások akkor még csaknem egyenletesen oszlottak el, csak nagyon kis eltérések, finom fodrozódások jelentkeztek. Ezt a korszakot a mikrohullámú sugárzás nagyon kis eltéréseit kimérő műholdak adataiból ismerjük. Ezekből az alig észrevehető eltérésekből alakult ki idővel a Világegyetem ma ismert szerkezete: a gravitáció hatására az anyag összecsomósodott, galaxisok, galaxishalmazok jöttek létre. Az új modellszámítások szerint e korai időszak emléke nemcsak a mikrohullámú sugárzásban őrződött meg, hanem a galaxisok mai eloszlásában is kimutatható.

Egy másik eredmény, hogy sikerült nyomon követni a fekete lyukak kialakulását. Sok szakember vélte úgy, hogy a galaxisok fokozatos kialakulásával párhuzamosan, ugyanazzal a mechanizmussal nem jöhettek létre szupernehéz fekete lyukak. A modellszámításokban viszont mindkét formáció kialakult. A fekete lyukakat tartalmazó galaxisok a számításokban akkor jelennek meg, amikor a Világegyetem még mindössze néhány százmillió éves.

A földi és műholdas megfigyeléseknek köszönhetően egyre több, egyre pontosabb, egyre részletesebb információval rendelkezünk a Világegyetem szerkezetéről. Az új elméleti modell pedig korábban nem ismert részletes képet ad a Világegyetem szerkezetéről, ezért jól összevethető a megfigyelések eredményeivel. A megfigyeléseket a modellszámításokkal összevetve szükség szerint módosítani lehet a modell kiinduló feltevéseit. Ezek tartalmazzák azokat a fizikai folyamatokat, amelyek a Világegyetem történetének alakulását kormányozták. A Virgo kutatók reményei szerint a Millennium Szimulációt még hosszú ideig sikeresen használhatják a Világegyetem történetének feltárására.

Jéki László