Учёные создали детальную «синтетическую вселенную» с помощью суперкомпьютеров, чтобы предсказать открытия, которые сделают супертелескопы следующего поколения, такие как космический телескоп «Нэнси Грейс Роман» и обсерватория имени Веры К. Рубин.

Цель данной инициативы — помочь в изучении тёмной энергии и тёмной материи, которые иногда называют «тёмной Вселенной».

Копия космоса состоит из почти 4 миллионов смоделированных изображений, имитирующих видимый космос для телескопа «Нэнси Грейс Роман» и обсерватории имени Веры Рубин. Эти телескопы будут исследовать тайну тёмной энергии, которая ускоряет расширение Вселенной, и тёмной материи, составляющей около 26% оставшейся материи и энергии во Вселенной.

Используя суперкомпьютер Theta в Аргонне, учёные смогли выполнить работу, которая на домашнем ноутбуке заняла бы около 300 лет, за 9 дней. Результаты данной работы помогут учёным лучше понять тёмную материю и тёмную энергию, а также предоставят другим учёным предварительный обзор объектов, которые они смогут исследовать с помощью новых телескопов.

Слева представлено моделирование того, как Вселенная будут выглядеть данные с обсерватории имени Веры К. Рубин. Справа моделирование того, как космос будет выглядеть с космического телескопа «Нэнси Грейс Роман».
Источник:  J. Chiang (SLAC), C. Hirata (OSU), NASA’s Goddard Space Flight Center)

Симуляция OpenUniverse поможет учёным лучше понять сигналы тёмной энергии, которые они увидят, когда телескопы начнут наблюдения. Симуляция также поможет лучше подойти к обработке данных и интерпретации результатов, чтобы они могли использовать реальные данные сразу же, как только они начнут поступать.

Телескопы «Нэнси Грейс Роман» и «Вера Рубин» будут искать эффекты тёмной материи, которая не взаимодействует ни со светом, ни с обычной материей. Астрономы могут сделать вывод о присутствии тёмной материи только на основе её взаимодействия с гравитацией, которая, в свою очередь, влияет на барионную материю и прохождение света.

Исследование, которое должны провести «Роман» и «Рубин», станет подвигом. «Рубин», который должен начать работу в 2025 году, будет обладать самой большой цифровой камерой, когда-либо созданной для исследования тёмной вселенной, в то время как «Роман» предложит гораздо более широкий обзор космоса, чем космический телескоп «Хаббл» или космический телескоп «Джеймс Уэбб» (JWST).

Эта новость появилась в то время, когда JWST стоимостью $10 миллиардов, 12 июля «отпраздновал» два года предоставления научных результатов. JWST оказал огромное влияние на астрономию, и исследователи всё ещё работают над интерпретацией некоторых из наблюдений, которые он предоставил. Новая «синтетическая вселенная» должна помочь избежать неожиданностей и обеспечить более глубокое понимание открытий, которые сделают новые телескопы.