Astronomer skaper syntetisk univers som ligner vårt eget

Et internasjonalt forskerteam har skapt en fullstendig syntetisk versjon av universet, så nøyaktig at den er «umulig å skille» fra det virkelige. Simuleringen, kalt COLIBRE-prosjektet, er utviklet for å teste og bekrefte standardmodellen for kosmologi – ikke for å «spille Gud», som forskerne understreker.

«Det er fascinerende å se ‘galakser’ oppstå i datamaskinen vår som er identiske med de vi observerer i virkeligheten. De deler mange av de samme egenskapene som astronomer måler, som antall, lysstyrke, farger og størrelser,» sier medforfatter Carlos Frenk, fysiker ved Durham University, i en uttalelse.

«Det mest bemerkelsesverdige er at vi klarer å produsere dette syntetiske universet ved kun å løse de relevante fysikk-ligningene i et ekspanderende univers,» legger Frenk til.

Standardmodellen styrkes

Simuleringen gir kosmologer en stor lettelse. Den viser at standardmodellen for universets utvikling kan forklare dannelsen av galakser enda bedre enn tidligere antatt. Dette er spesielt viktig etter at nye oppdagelser, blant annet fra James Webb-romteleskopet, har utfordret modellen.

Forskerne bak COLIBRE har for første gang klart å simulere store volumer av kalde gasser og kosmisk støv inne i galakser – materialer som til slutt danner stjerner. Tidligere simuleringer måtte avgrense seg til gasser varmere enn 10 000 grader Fahrenheit, fordi kaldere gasser var for komplekse å modellere.

Med tilstrekkelig datakraft og tid overkom teamet denne utfordringen. Etter nesten ti års arbeid fullførte de modellen på COSMA8-superdatamaskinen ved Durham University. Simuleringen tok 72 millioner CPU-timer og har produsert enorme mengder data som nå skal analyseres over flere år.

Samsvar med observasjoner

De foreløpige resultatene viser at simuleringen stemmer godt overens med observasjoner av både det tidlige og det nåværende universet. Dette inkluderer massene til noen av de første galaksene som ble dannet. Likevel innrømmer forskerne at modellen ikke forklarer oppdagelsen av de såkalte ‘Little Red Dots’ – en gruppe lyssterke og tilsynelatende supermassive objekter observert av James Webb-teleskopet i universets tidlige fase, men som ikke finnes i dag.

Teorier om hva disse objektene kan være spenner fra ekstremt kompakte galakser til en ukjent fase i utviklingen av supermassive sorte hull.

«Noen av de tidlige resultatene fra James Webb ble antatt å utfordre standardmodellen,» sier medforfatter Evgenii Chaikin fra Universitetet i Leiden. «Men COLIBRE viser at når viktige fysiske prosesser blir representert mer realistisk, er modellen konsistent med det vi observerer.»

Forskerne håper simuleringen vil bidra til å løse noen av de største gåtene innen kosmologi, samtidig som den gir et kraftig verktøy for å tolke fremtidige observasjoner fra romteleskoper.