Yhdysvaltain Case Western Reserve Universityn ja Italian Catanian yliopiston kosmologit ovat luoneet tarkan mallin maailmankaikkeuden kehityksestä supertietokoneen avulla. Uusi simulaatio on vahvistanut, että pimeän energian kiihdyttämä avaruuden laajeneminen ei ole virhe vanhoissa malleissa. Tulokset julkaistaan Physical Review Letters -lehdessä.
Jotkut tutkijat uskovat, että oletukset maailmankaikkeuden yhtenäisyydestä ovat saattaneet johtaa virheellisiin hypoteeseihin, kuten että tila laajenee kiihtyessä. Uudessa tutkimuksessa kosmologit päättivät pitää oletukset minimissä ja osoittaa, että tumma energia ei ole seurausta tällaisesta virheestä. Supertietokoneiden avulla he simuloivat varhaisen maailmankaikkeuden laajentumista, kun aine alkoi keskittyä kohoumiin, muuttaen sen ympärillä olevaa tilaa ja jättäen harvinaiset alueet.
Tutkimus auttaa tutkimaan yksinkertaistetun mallinnuksen tarkkuudesta käytävää keskustelua, tutkijat totesivat. Einsteinin yleinen suhteellisuusteoria selittää painovoiman avaruusajan kaarevuutena. Yhtälöiden mukaan painovoima voi olla riittävä maailmankaikkeuden sulkemiseen, toisin sanoen sen puristamiseen. Riittämättömällä painovoimalla maailmankaikkeus laajenee ikuisesti.
Einsteinin yhtälöiden ratkaisu koko maailmankaikkeuden mittakaavassa olisi kuitenkin mahdotonta ilman yksinkertaistuksia. Esimerkiksi aikaisemmat tutkijat olettivat, että aine on jakautunut tasaisesti koko ulkoavaruuteen eikä keskittynyt galaksien muotoon. Nyt kosmologit mallintavat maailmankaikkeuden kehitystä aloittaen pienistä alueista, joille tiheät rakenteet muodostuvat painovoiman vaikutuksen alaisena. Samanaikaisesti maailmankaikkeus pysyy homogeenisena.
Simulaatio paljasti, että tiheysalueet eivät vaikuta merkittävästi maailmankaikkeuden kehitykseen, ja tämä vaikutus voidaan jättää huomioimatta tulevissa laskelmissa. Siksi kiihtyvä laajentuminen ja tumma energia eivät ole kosmologien virheellisten oletusten tulosta. Tutkijoiden mielestä uusi menetelmä ei muuta vakiintuneita näkemyksiä avaruuden evoluutiosta. Työ auttaa kuitenkin valaisemaan ison räjähdyksen alkuvaiheita ja alkuainehiukkasten, kuten neutriinojen leviämistä avaruudessa.
Tumma energia on hypoteettinen energia, joka on lisätty maailmankaikkeuden matemaattiseen malliin selittämään havaittua kiihtyvää laajentumista.