Forskare skapar syntetiskt universum som speglar vårt eget

En digital kopia av universum

Ett internationellt forskarlag har skapat en helt syntetisk kopia av universum, som med imponerande noggrannhet återskapar egenskaperna hos vårt verkliga universum. Studien, publicerad i tidskriften Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, syftar dock inte till att härma skapelsen, utan snarare att utmana och stärka den etablerade kosmologiska modellen.

Projektet, döpt till COLIBRE, har tagit nästan tio år att utveckla. Forskare vid Durham University har använt superdatorn COSMA8 för att genomföra den största simuleringen hittills, som krävde hela 72 miljoner CPU-timmar. Resultatet är en digital värld där galaxer formas och utvecklas på ett sätt som nästan är identiskt med verkligheten.

Galaxer som liknar de verkliga

En av de mest imponerande aspekterna av simuleringen är att de skapade galaxerna inte bara ser ut som de verkliga, utan också beter sig likadant. De har samma antal, ljusstyrka, färg och storlek som de galaxer som astronomer observerar i verkligheten.

"Det är en fantastisk känsla att se hur 'galaxer' växer fram ur vår dator och är omöjliga att skilja från de verkliga. De delar många egenskaper med de data vi samlar in från rymden, såsom antal, ljusstyrka, färger och storlekar," säger Carlos Frenk, professor i fysik vid Durham University och medförfattare till studien.

"Det mest anmärkningsvärda är att vi kan skapa detta syntetiska universum genom att endast lösa de fysikaliska ekvationer som beskriver ett expanderande universum," tillägger Frenk.

Stöd för den kosmologiska modellen

Simuleringen ger starkt stöd för den standardkosmologiska modellen, som tidigare har ifrågasatts av nya observationer från James Webb-teleskopet. Dessa observationer har visat upp objekt som verkar motsäga modellen, såsom de så kallade "Lilla röda prickarna" – ljusa och massiva objekt som dök upp tidigt i universums historia men som saknas idag.

Forskarna bakom COLIBRE menar dock att deras simulering visar att modellen fortfarande håller, så länge de fysikaliska processerna representeras på ett mer realistiskt sätt. Evgenii Chaikin, medförfattare och forskare vid Leidens universitet, förklarar:

"Tidiga resultat från James Webb-teleskopet har uppfattats som utmaningar mot den standardkosmologiska modellen. Men COLIBRE visar att modellen är konsistent med observationerna när viktiga fysikaliska processer inkluderas på ett mer realistiskt sätt."

Nya insikter om galaxbildning

COLIBRE är den första simuleringen av sitt slag som modellerar kalla gaser och kosmisk stoft inuti galaxer – de fria material som bildar stjärnor. Tidigare simuleringar har varit begränsade till gaser varmare än 10 000 grader Fahrenheit, eftersom kallare gaser ansågs för komplexa att modellera. Genom att övervinna denna utmaning har forskarna kunnat skapa en mer detaljerad och exakt representation av universum.

Simuleringen stämmer väl överens med observationer av både det tidiga och det nuvarande universum, inklusive massorna hos några av de första galaxerna. Trots detta återstår vissa mysterier, såsom de "Lilla röda prickarnas" ursprung. Teorierna varierar från extremt kompakta galaxer till en tidigare okänd fas i utvecklingen av supermassiva svarta hål.

Framtida analyser och upptäckter

Även om simuleringen redan har gett värdefulla insikter, kommer analysen av den enorma datamängden att pågå i flera år framöver. Forskarlaget hoppas att COLIBRE ska bidra till en djupare förståelse av universums uppkomst och utveckling, och kanske till och med lösa några av de största gåtorna inom kosmologin.

För mer om rymdforskning: Fysiker har stora problem med universum