Учените от университета в Цюрих, Швейцария симулираха създаването на цялата Вселена с помощта на супер компютър. Става дума за модел от 25 милиарда виртуални галактики, съставени от 2 трилиона дигитални частици.
Мащабният галактически каталог, създаден от швейцарските учени, ще бъде използван за калибрирането на експерименти от мисията на сателита „Евклид“, който ще бъде изстрелян през 2020 г. Европейската космическа агенция (ЕКА) планира да изстреля космическия телескоп, който ще наблюдава непряко тъмната материя и тъмната енергия. Космолозите се надяват с негова помощ да научат повече за загадъчните субстанции и за ролята им във формирането на Вселената и населяващите я галактики.
За тази цел в течение на три години група от астрофизици от Цюрих създават и оптимизират революционен код, който описва с безпрецедентна точвост динамиката на тъмната материя и създаването на големи структури във Вселената.
Както обясняват учените Йоахим Щадел, Дъглас Потър и Ромен Тесие, кодът, който те наричат PKDGRAV3, е създаден така, че да използва максимално възможностите на супер компютри като „Piz Daint“ от Швейцарския национален компютърен център (CSCS).
Кодът е изпълняван от тази машина само за 80 часа, след което е успял да генерира виртуалната вселена от два трилиона частици, което, както обясняват авторите, представлява макро частици на тъмната материя, от които са изведени 25 милиарда галактики.
Телескопът „Евклид“
Супер компютърът „Piz Daint“
Благодарение на високата точност на изчисленията, засягащи тъмната материя и нейната гравитация, учените са успели да симулират създаването на малка концентрация от материя, наречена хало, от която се смята, че са създадени галактиките като Млечния път. Алгоритмите са позволили тъмната материя да еволюира под въздействие на собствената си гравитация, пораждайки този хало феномен от тъмна материя. Швейцарските учени е трябвало да се справят със задачата да симулират хало от тъмна материя с размер една десета от този на Млечния път – мащаб, отговарящ на видимата част от Вселената. Причината е, че такива са нуждите на мисията „Евклид“. Симулацията на точните пропорции е едно от най-сериозните предизвикателства в космическото моделиране в голям мащаб.
95% от материята във Вселената е тъмна, а тази тъмна материя се състои от 23% тъмна материя и 72% тъмна енергия, пишат авторите на виртуалната вселена. Обикновената материя съставлява под пет процента. Както предполага наименованието им, тъмната материя и тъмната енергия не могат да бъдат наблюдавани с „просто око“. За наличието им свидетелстват единствено взаимодействията им с барионната (видима) материя.
„Тъмната енергия остава един от основните нерешени проблеми на модерната наука“, казва професорът по компютърна астрофизика Ромен Тесие. „Този пъзел може да бъде подреден единствено с индиректни наблюдения като това“, пояснява още той. „Когато сателитът „Евклид“ улови светлината на милиарди галактики в далечните части на небето, астрономите ще могат да измерват дори най-малките деформации при пречупване на светлината при тези галактики. „Изследването може да се сравни с пречупването на светлината от кристална чаша“, разказва Йоахим Щадел от Института по компютърни науки в Цюрих.
Новата виртуална галактика ще намали възможността за грешки при експериментите, провеждани от „Евклид“. Сателитът ще има мисия, която ще продължи шест години. Резултатът трябва да е томографска карта на Вселената, която да показва еволюцията на космоса 10 милиарда години назад, обяснява Щадел.
Благодарение на мисията на „Евклид“ учените ще получат информация за природата на тъмната енергия и освен това се надяват да открият неща отвъд стандартния модел на физиката като като нов тип частица или като потвърждения на теорията на относителността.
Ключ за решения в геопространствения сектор
Виртуалната реалност се превръща в ключов елемент в геопространствения сектор.
През последните години се появиха два израза, които стават все по-важни за геоматиката – единият е именно виртуалната реалност (virtual reality), а другият е уголемената реалност (augmented reality).
Те се превръщат в мощни инструменти на изследователската индустрия. В строителството се използват 3D модели, за да се улесни управлението на проектите, да се открият потенциални проблеми преди започване на строителните работи и да се осигури плавен работен процес. Виртуалната реалност дава възможност на потребителите предварително да тестват модела и да получат по-добро чувство за пространство.
Виртуалната реалност е революция в планирането. Добър пример е холандската компания Tygron, която разработи платформа, наречена Tygron Engine, която дава възможност за визуализиране на геоданни. В геоиндустрията друг добър пример е Trimble, който заедно с Microsoft и Университета в Кеймбридж разработват холографска технология Microsoft HoloLens.
Виртуалната реалност може да подпомогне информираното вземане на решения.
Уред от МКС вече уловил тъмната материя?
Магнитният спектрометър
Уред на Международната космическа станция (МКС) засече тъмна материя. За това става ясно от две научни статии, публикувани във Physical Review Letters.
Те анализират данни, набрани от магнитния спектрометър „Алфа“ (AMS-02) през 2011 г. на МКС.
AMS-02 е предназначен да изследва космическите лъчи, високоенергийно лъчение, което идва при нас от всички посоки на Вселената и бомбардира Земята. Той следи по-специално антипротоните.
Сега обаче двата научни колектива използват данните, за да тестват теориите за тъмната материя.
