Космический сдвиг и темная энергия Вселенной

Темная энергия — одна из самых загадочных составляющих Вселенной, ответственная за ее ускоренное расширение. Несмотря на то, что она составляет около 70% всей массы-энергии Вселенной, ее природа остается неизвестной. Изучение темной энергии требует сложных методов наблюдения и анализа, одним из которых является космический сдвиг — слабое искажение света далеких галактик под воздействием гравитационного поля крупномасштабных структур Вселенной, таких как скопления галактик и темная материя. Этот эффект позволяет ученым изучать распределение массы в космосе и, следовательно, лучше понимать роль темной энергии в эволюции Вселенной.

В недавнем исследовании, опубликованном в Astrophysical Journal, ученые из Национальной лаборатории Лоуренса в Ливерморе (LLNL) предложили новый подход к картированию космического сдвига.

Их метод объединяет линейную алгебру, статистику и высокопроизводительные вычисления, что позволяет обрабатывать огромные объемы данных, которые будут поступать от обзоров следующего поколения, таких как обсерватория Веры К. Рубин. Этот подход способен работать с наборами данных, в 1000 раз превышающими объемы, доступные для предыдущих методов.

Исследователи сосредоточились на измерении конвергенции — параметра, который показывает, какая масса вызывает гравитационное линзирование в определенной области неба.

Создание карт конвергенции в разных точках космического времени позволяет ученым отслеживать, как структура Вселенной изменялась на протяжении миллиардов лет, и выявлять влияние темной энергии на этот процесс.

Однако с увеличением объема данных вычислительная сложность создания таких карт значительно возрастает. Чтобы справиться с этой проблемой, команда исследователей оптимизировала свою модель, учитывая только ближайшие точки данных. Это упрощение позволило значительно снизить вычислительные затраты, сохранив при этом точность модели.

Метод, разработанный учеными, основан на десятилетиях работы по созданию высокопроизводительных вычислительных систем и специализированных библиотек программного обеспечения. Хотя текущая модель использует упрощенные данные моделирования, авторы планируют адаптировать ее для работы с реальными астрономическими обзорами.

Их конечная цель — создать инструмент, который сможет автоматически генерировать карты космического сдвига, помогая ученым раскрывать тайны темной энергии и эволюции Вселенной.