40 000 всесвітів за один раз

Поки дослідникам вдалося скласти карту космосу до найбільш детальних деталей

Всесвіт у тривимірному: вид (синій) та перерізи (червоний) тривимірної космічної карти в середньому перевищують 40 000 можливих всесвітів. © MPI для астрофізики
читати вголос

Завдяки новому комп’ютерному алгоритму дослідники зробили найбільш детальне відображення видимого Всесвіту досі - у 40 000 версій. Кожна з них показує можливий Всесвіт, що відповідає відомим галактикам. Ці 40 000 карт поєднують наші сучасні знання про спостережувані космічні структури, пишуть вчені у своєму дослідженні. І їх відмінності показують, як можуть виглядати невідомі регіони Всесвіту.

Нескінченні простори Всесвіту заповнені галактиками, світло мільярдів яких ми спостерігаємо сьогодні у наших телескопах. У цьому процесі віддалені системи Чумацького Шляху не розподіляються довільно в просторі, але вони простежують контури гігантської космічної сітки. Ця павутина складається з таємничої невидимої темної матерії і утворилася на еонах із взаємодії багатьох фізичних явищ.

Мікроскопічні квантові коливання

Зародження цієї структури полягає в мікроскопічних квантових коливаннях, що виникали під час перших фракцій секунди Всесвіту і формувалися протягом наступних майже 14 мільярдів років під значним впливом сили тяжіння. Точне обстеження та картографування, таким чином, забезпечує розуміння ранніх стадій Всесвіту незабаром після народження, коли космос ще був заповнений випромінюванням і гарячою плазмою, і не було ні зірок, ні галактик.

Крім того, аналізи цієї структури дають інформацію про властивості речовини, гравітації та утворення галактик, а також геометричні властивості простору та часу.

"Надійність" важлива

На відміну від мореплавців та дослідників минулих років, астрономи не можуть самі випробовувати «карту» Всесвіту, а лише віддалено працювати з телескопами. Неточності порушують вимірювання. Зокрема, слабкі галактики все менше і менше здатні виявляти зі збільшенням відстані: інформація про космічну структуру зникає на великих відстанях у тумані невизначеності - мережа видається розмитою і про неї можна тільки здогадуватися. дисплей

Тому науково насичена карта Всесвіту повинна, крім представлення космічної структури, також робити заяви про їх "достовірність". Тут достовірність - за словами математика Томаса Бейса (1702 - 1761) - кількісно визначається ймовірністю, яка виражає, наскільки добре ми можемо розпізнати космічну мережу.

Прогрес за допомогою комп'ютерного алгоритму HADES

Створення таких карт вимагає екранування надзвичайно великогабаритних просторів і є некерованою арифметичною проблемою. В Інституті астрофізики Макса Планка Єнс Яшш зараз розробив алгоритм комп'ютерної статистики Баєса HADES - Оцінка та відбір проб HAmiltonian щільності - що дозволяє аналізувати та оцінювати тривимірні космічні структури.

Не тільки HADES надає єдину карту Всесвіту, але і набір різних карт, усі вони показують однакові структури, показані в даних спостережень, в середньому, але відрізняються іншими їх деталями. Кожна з цих карт показує можливий Всесвіт, сумісний з даними. Тому структури, які зустрічаються у всіх картах, є більш достовірними, ніж структури, які зустрічаються лише в кількох картах. Таким чином, набір карт забезпечує інформацію про надійність усіх картографічних структур та дозволяє розумний науковий аналіз.

Нитчасті структури та великі порожні регіони

Виходячи з цього методу, міжнародна команда вчених з Інституту астрофізики Макса Планка в Гархінгу поблизу Мюнхена та Скуола Нормале Суперіоре ді Пізи в Італії з галактичних даних Слоанських цифрових обстежень неба має найдокладнішу картину наших визначається космічне середовище.

Аналіз даних включає область шийки матки з бічною довжиною понад 2, 1 мільярда світлових років і відображає космічну мережу в дивовижній якості. Складається з безлічі ниткоподібних структур та великих порожніх областей, як прогнозують симуляції.

Три терабайти даних

Загалом дослідники створили 40 000 таких можливих всесвітів та отримали три терабайти даних, щоб оцінити достовірність виявлених структур та точно визначити межі довіри. Набутий матеріал космічної карти дозволяє тепер здійснювати подальший аналіз формування галактики та структури, а також прогнозувати багато фізичних ефектів, які можна виміряти та підтвердити за допомогою місії супутника Планка або радіоінтерферометра LOFAR.

Подальші спостереження за розподілом галактики дозволять отримати ще більші та детальніші космічні карти. Тоді дослідницька група Інституту Макса Планка готова перенести межі відомого Всесвіту далі в глибину космосу.

(idw - Товариство Макса Планка, 30.11.2009 - DLO)