Что удерживает нашу галактику от распада? Чтобы найти ответ, учёные создают её клоны и ломают в них законы физики

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com

Представьте, что вы пытаетесь понять правила игры, наблюдая за ней со стороны. Вы видите, как фигуры движутся по доске, но сама доска и примерно 85% фигур — невидимы. Вы можете лишь догадываться об их существовании по тому, как оставшиеся видимые фигуры меняют свои траектории. Примерно в таком положении находятся современные астрофизики, пытающиеся разгадать главную загадку космологии — природу тёмной материи.

Это неуловимое вещество не излучает, не поглощает и не отражает свет. Оно — призрак, чьё присутствие выдаёт лишь гравитация. И вот, вместо того чтобы вглядываться в бездну космоса в надежде поймать случайный сигнал, группа учёных решила пойти другим, куда более дерзким путём. Они начали создавать свои собственные вселенные в памяти суперкомпьютера

Иллюстрация
Иллюстрация
Автор: ИИ Copilot Designer//DALL·E 3 Источник: www.bing.com
Невидимый архитектор космоса

Чтобы понять всю смелость этого подхода, стоит вспомнить, почему тёмная материя вообще стала такой головной болью для науки. Ещё в XX веке астрономы Фриц Цвикки, а позже Вера Рубин, заметили странность: галактики вращаются слишком быстро. Звёзды на их окраинах движутся с такой скоростью, что видимой массы галактики (звёзд, газа и пыли) просто не хватает, чтобы удержать их на орбите. По всем законам физики, их должно было бы разбросать по межгалактическому пространству, как капли с мокрого зонта.

Вывод напрашивался сам собой: в галактиках и вокруг них должно быть огромное количество какой-то скрытой массы, создающей дополнительное притяжение. Так родилась концепция тёмной материи — невидимого каркаса, на котором, как жемчужины на нити, держатся видимые структуры Вселенной.

Но что это за вещество? Кандидатов много: от гипотетических слабовзаимодействующих массивных частиц (вимпов) до сверхлёгких аксионов. Проблема в том, что ни одну из этих частиц до сих пор не удалось поймать «за руку». Десятилетия экспериментов в подземных лабораториях по всему миру пока не дали результата. Поиск зашёл в тупик.

«А что, если?»: лаборатория виртуальных вселенных

Именно здесь на сцену выходит проект COZMIC, возглавляемый космологом Верой Глушевич и астрономом Итаном Надлером. Их идея проста и гениальна одновременно: если мы не можем найти тёмную материю в нашей Вселенной, давайте создадим множество других вселенных и посмотрим, какая из них окажется больше всего похожа на нашу.

По сути, COZMIC — это не просто симуляция. Это настоящая цифровая лаборатория, где учёные «играют в Бога» в самом конструктивном смысле этого слова. Они создают на суперкомпьютере высокоточные копии — «клоны» — нашей галактики Млечный Путь, а затем начинают «крутить ручки» фундаментальных законов физики.

«Мы впервые можем моделировать галактики, подобные нашей, в условиях радикально иных физических законов», — объясняет Глушевич.

Что это значит на практике? Команда проверяет различные сценарии поведения тёмной материи:

  1. Сценарий «космического бильярда»: В этой модели частицы тёмной материи в ранней Вселенной активно сталкиваются с частицами обычной материи (протонами). Результат получается поразительным: такая «бомбардировка» полностью меняет окружение галактики, буквально стирая с карты её карликовые галактики-спутники. Это уже конкретный, проверяемый маркер. Достаточно сравнить симуляцию с реальным количеством спутников Млечного Пути.
  2. Сценарий «избирательных контактов»: А что, если тёмная материя взаимодействует не со всей обычной материей, а лишь с её частью? Или если одни её частицы взаимодействуют, а другие — нет? Этот сценарий проверяет более тонкие и сложные гипотезы, которые могут объяснить некоторые аномалии в распределении вещества.
  3. Сценарий «внутренних разборок»: В этой модели частицы тёмной материи взаимодействуют не с нами, а друг с другом. Такие «самовзаимодействия» могли бы кардинально повлиять на то, как тёмная материя формирует сгустки (гало), в которых затем рождаются галактики. Это изменило бы их внутреннюю структуру и плотность.

Ключевая особенность проекта в том, что он впервые всерьёз моделирует взаимодействие тёмной материи с обычной, барионной материей (то есть привычными нам протонами, атомами, планетами). «Такие взаимодействия не являются экзотическими или неправдоподобными, — подчёркивает Глушевич. — На самом деле, они, скорее всего, существуют».

Иллюстрация
Иллюстрация
Автор: ИИ Copilot Designer//DALL·E 3 Источник: www.bing.com
От симуляции к реальности: в поисках нашей «версии»

Итак, у учёных есть набор виртуальных Млечных Путей, каждый из которых жил по своим, немного изменённым законам. Что дальше?

А дальше начинается самое интересное — сличение. Команда берёт «отпечатки пальцев» каждой смоделированной галактики — её форму, распределение звёзд, скорость вращения, количество и расположение спутников — и сравнивает их с реальными данными, полученными от телескопов вроде «Хаббла» и «Гайи».

Это похоже на работу криминалиста, у которого есть размытый фоторобот преступника (наша реальная Вселенная) и несколько подозреваемых (виртуальные модели). Сравнивая детали, он может отсеять тех, кто точно не подходит.

Цель — не найти единственно верную модель с первого раза, а сузить круг поисков. Если симуляция, где тёмная материя стирает спутники, явно противоречит наблюдениям (а у Млечного Пути десятки спутников), значит, такой сценарий можно отбросить. Если же какая-то модель, наоборот, удивительно точно воспроизводит наблюдаемую картину, значит, свойства тёмной материи в этой модели — наш главный кандидат на дальнейшую проверку.

Как говорит Вера Глушевич, «Мы наконец-то можем задать вопрос: «Какая версия Вселенной больше всего похожа на нашу?»».

Этот подход знаменует собой фундаментальный сдвиг в космологии: от пассивного наблюдения к активному цифровому эксперименту. COZMIC не обещает нам завтра же показать частицу тёмной материи. Но он даёт нечто не менее ценное: он говорит нам, что именно и с какими свойствами нужно искать. Это мощнейший фильтр, способный отсеять десятки теорий и направить усилия физиков-экспериментаторов в самое перспективное русло. Мы больше не ищем иголку в стоге сена наугад — мы сначала используем суперкомпьютер, чтобы понять, как эта иголка должна выглядеть.

2 комментария

d
Одна глупость основана на другой глупости, а вывод — третья глупость. Вся эта белиберда не имеет к реальному строению вселенной никакого отношения. Нет никакой тёмной материи. Почему галактики вращаются именно так, а не иначе? Да потому, что в их центре находится черная дыра! А черная дыра — это не только гравитация, как ошибочно считают некоторые «учёные». В Вечности всегда присутствуют 2 силы, которые взаимодействуют и уравновешивают друг друга, а значит, помимо гравитации, есть и другая сила)
Плюс не стоит забывать, что вселенная многомерна и все миры (а их множество, помимо Материального мира) тоже взаимодействуют с собой и оказывают друг на друга взаимное влияние — ведь это части одного Целого и по-другому быть не может!
Так что, выводы земных «ученых», мягко говоря, неверны, ведь они всё это не учитывают. Уже лучше почитать информацию от Того, кто всё это создавал, а он уже 20 лет передаёт её под названием «Откровения людям Нового века».
1
У цивилизации куча проблем: экология трещит по швам, чудовищное падение рождаимости, рост преступность и миграции, радикальзация людей, мировая рецессия в экономике, обнищание населения, деградация медицины и обучения, политики творят хню…
У нас есть ученые и суперкомпьютеры.
Давай же решим на суперкомпьютерах все наши проблемы.
.
Нееее.
Давай никому не нужные звезды на компьютере гонять.

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Обзор игровой мыши EPOMAKER NEX Lite

Компания Epomaker хорошо знакома любителям компьютерной периферии прежде всего благодаря механическим клавиатурам и сопутствующим аксессуарам. Однако в ассортименте производителя есть и игровые...

«Черный октябрь», когда ИИ чуть не хакнул половину интернета: главное за неделю

Самые интересные новости финансов и технологий в России и мире за неделю: найдена критическая дыра в PHP (на котором держится 70% интернета), ЦБ РФ не стал снижать ставку...

Кофе в турке без гадания на гуще: как одна и та же джезва может сварить и густой шоколад, и легкий ягодный чай

Приготовление кофе в джезве (турке) — старейший метод заваривания, при котором молотое зерно и вода находятся в одном сосуде на протяжении всего времени нагрева. В капельных кофеварках...

И тогда стало ясно, что будущее наступило: десять лет назад вышел смартфон Xiaomi Mi Mix с «безграничным» экраном

Ещё десять лет назад было трудно представить, что смартфоны могут выглядеть совершенно по-другому. Тогда почти все модели имели экраны с довольно широкими рамками, в которых размещались кнопки,...

Самая дорогая специя в мире оказалась древней ошибкой природы: почему шафран вообще не должен был выжить

Шафран — самая дорогая пряность и один из самых дорогих растительных продуктов на Земле. Причина его высокой цены кроется в трудоемкости производства, которое почти не поддается...

Зачем математики доказывают уже доказанные теоремы: как устроена проверка научных открытий

Любое математическое доказательство состоит из последовательности логических шагов. Ученый берет исходное условие, применяет к нему известные правила и шаг за шагом движется к итоговому выводу. В...