Составлена сама большая карта распределения темной материи во Вселенной

шрифт

// CyberSecurity.ru // - Международная группа исследователей на проходящей в Техасе 219-й конференции Американского астрономического общества презентовала самую большую карту распределения темной материи во Вселенной.

Для составления карты группа исследователей применила 340-мегапиксельную камеру MegaCam, установленную на гавайском телескопе CFHC Telescope (Canada-France-Hawaii Telescope). Получение снимков нужного диапазона велось на протяжении пяти лет. Как говорят авторы проекта, всего на гигантском панорамном снимке воедино собраны данные о почти 10 млн галактик, удаленных от нашей планеты не далее чем на 6 млрд световых лет.

"Исследуя свет от дальней Вселенной, мы можем понимать, как он доходит до нас, где он искривляется и что на него влияет до того, как он достигнет Земли", - говорит доктор Кэтрин Хейманс из школы физики и астрономии при Университете Эдинбурга. "Мы надеемся, что картографирование темной материи поможет нам в общем понимании Вселенной, а также в понимании процессов развития галактик", - говорит она.

Отметим, что эта же группа ученых говорит о планах по уточнению по крайней мере в 10 раз своей карты при помощи мощностей недавно введенного в строй чилийского телескопа VLT (Very Large Telescope).

Ученые создали модель Вселенной на основе теории суперструн

Группа из трех исследователей впервые продемонстрировала то, как в нашей Вселенной образовалось 3 пространственных измерений из десяти, девять из которых относились к пространству, а одно ко времени. Результаты были получены путем моделирования на суперкомпьютере.
В теории суперструн, которую называют "теорией всего", все элементарные частицы состоят из струн, а их отличия обусловлены характером колебаний этих очень маленьких струн. Один из видов колебаний струн создает частицу, несущую гравитацию, что позволяет расширить теорию относительности вплоть до масштабов элементарных частиц.
Теория суперструн предсказывает существование девяти пространственных измерений. Возникает вопрос о том, как это согласуется с тем, что мы наблюдаем только 3 измерения пространства.
Группа из трех исследователей преуспела в создании модели рождения Вселенной на суперкомпьютере, с применением рассчетов теории суперструн. Им удалось продемонстрировать, что первоначально во Вселенной было 9 пространственных измерений, но только 3 из них претерпели расширение в какой-то точке времени.
Эта работа будет опубликована в Physical Review Letters.
В своем исследовании команда разработала метод вычисления больших матриц для отслеживания взаимодействия струн. Им удалось вычислить, как 9 измерений пространства видоизменяются со временем. Они проследили, как происходит изменение девяти измерений по ходу развития Вселенной.
Если вернуться в прошлое, то в какой-то момент времени пространство действительно имело девять измерений. Но в какой-то момент, только три из них стали быстро расширяться. Полученные результаты впервые продемонстрировали, что привычное для нас трехмерное пространство, первоначально состояло из девяти измерений, как и предсказывает теория суперструн.
Прошло почти 40 лет с того момента, когда теория суперструн была предложена в качестве теории всего, что позволило расширить общую теорию относительности до масштабов элементарных частиц. Тем не менее, ее достоверность и практическая польза оставались неясными из-за сложностей с произведением на ее основе вычислений. Данное исследование, в ходе которого было получено решение загадки измерений пространства-времени, является сильным аргументом в пользу того, что теория достоверна.
Более того, появление нового метода проведения анализа теории суперструн с применением компьютеров, открывает новые возможности для применения этой теории в решении различных проблем. К примеру, теперь станет возможным дать теоретическое обоснование инфляционному расширению Вселенной на ранней стадии ее развития, а также текущему ее расширению, за открытие которого была выдана Нобелевская премия по физике в этом году. Ожидается, что дальнейшее развитие теории суперструн, будет играть важную роль в решении многих загадок в физике частиц. В том числе таких как существование темной материи и бозона Хиггса.

Источник: globalscience.ru

Подводная обсерватория нейтрино будет вторым по размеру человеческим сооружением

Разработан смелый проект строительства огромной жилищной инфраструктуры нейтринной обсерватории на дне Средиземного моря, проводимой консорциумом из 40 институтов и университетов из десяти европейских стран.

Консорциум утверждает, что KM3NeT будет "открытием нового окна во Вселенную", как только лаборатория, площадью в "несколько" кубических километров обнаружит нейтрино высоких энергий от насильственных источников энергии в космическом пространстве, например, гамма-всплесков, сталкивающихся звезд и сверхновых звезд.

Свойство нейтрино, которое делает наблюдение за ним интересными для физиков, является отсутствие заряда. Это является его иммунитетом к электромагнитным силам, которые могут влиять или вмешиваться в альтернативные средства наблюдения, такие как фотоны и космические лучи. Поэтому нейтрино идеально подходит для наблюдения очень больших расстояний во Вселенной.

Эти нейтрино взаимодействуют очень слабо с веществом и требует детектора в порядке млрд. кг (2,2 млрд. фунтов), отсюда следует потребность в таких больших объемах морской воды. Кубический массив оптических модулей развертывания, которые обнаруживают свет, испускаемый мюонами, который излучается, когда нейтрино взаимодействует с моря.

Хотя строительство еще только предстоит начать, проект KM3NeT стоит на плечах десятилетних исследовательских проектов, известный как ANTARES, NEMO и NESTOR. ANTARES в настоящее время крупнейшая нейтринная обсерватория в северном полушарии, хотя KM3NeT будут хранить это название до завершения. В настоящее время, в университете Висконсина завершена в декабре прошлого года нейтринная обсерватория IceCube, является крупнейшей в мире, и будет работать вместе с з KM3NeT, эффективно формируя глобальную нейтринную обсерваторию с видом звездного неба.

Новая возможность, предоставленная KM3NeT, будет искать нейтрино высокой энергии от галактического центра (который едва виден в IceCube), где сверхмассивные черные дыры, как полагают, существуют. Контроль нейтрино от центра Галактики с помощью KM3NeT может помочь с идентификацией темной материи благодаря поиску нейтрино при аннигиляции нейтралино, что накапливаются в центрах очень больших объектов в космосе.

Джорджио Риккобене сказал, что в масштабах человеческой конструкции, то это будет вторая по величине после Великой Китайской стены. В дополнение к нейтринной обсерватории, KM3NeT поместит оборудование для мониторинга глубоководной среды, в том числе запись песен китов и наблюдения за биолюминесцентными организмами.

Физики создали модель Вселенной в две трети от ее реального объема

МОСКВА, 12 дек - РИА Новости. Южнокорейские и американские физики создали самую масштабную и подробную модель Вселенной, размером в две трети от ее объема, и опубликовали первые выводы по результатам ее работы в Journal of The Korean Astronomical Society.
Модель Horizon Run 3 Чухана Кима (Juhan Kim) из Корейского института специальных исследований включает в себя около 374 миллиардов самостоятельных частиц, которые обладают своими собственными физическими свойствами. Эта модель является "наследницей" предыдущих разработок Кима и его коллег - моделей Horizon Run 1 и 2, которые включали в себя 69 и 216 миллиардов объектов соответственно.
Моделируемые частицы - звезды, скопления или даже галактики - распределены в пределах куба с ребром длиной в 32 миллиарда световых лет, что составляет примерно две трети от протяженности видимой Вселенной - 46 миллиардов световых лет.
Как отмечают авторы статьи, Horizon Run 3 построена на принципах модели холодной темной материи лямбда-CDM - общепринятой теории, признающей существование темной материи и энергии. Модель описывает взаимодействие частиц между собой на любом расстоянии и при любых условиях, что позволяет оценить реалистичность современных представлений об устройстве и развитии Вселенной.
Высокая детализация и огромное количество частиц требует огромных вычислительных мощностей - первичный запуск модели потребовал всех ресурсов корейского суперкомпьютера Tachyon II в течение 20 дней. Этот компьютер занимает 26-е место во всемирном рейтинге вычислителей TOP-500 с совокупной производительностью в 274 терафлопс.
Ученые провели пробное моделирование на основе набора случайных данных и изучили его результаты. В целом модель корректно воспроизводит работу теории лямбда-CDM - красные смещения далеких объектов, их масса и спектр оказались в пределах допустимых значений.
Ким и его коллеги предполагают, что их алгоритм и соответствующее программное обеспечение будут использованы для решения крупномасштабных астрономических задач.
Среди них они называют проблему так называемых барионных акустических осцилляций - "отголоски" рождения Вселенной в виде акустических волн, из-за движения которых возникли неоднородности в распределении материи. Как полагают ученые, огромные масштабы и высочайшая подробность их разработки позволит "поймать" эти волны в будущем.

Визуальная составляющая компьютерной модели. Иллюстрация авторов исследования

Физики провели самое масштабное моделирование эволюции Вселенной

Физики провели самое масштабное на сегодняшний день моделирование процессов формирования Вселенной. Статья ученых появится в журнале Journal of the Korean Astronomical Society, а ее препринт доступен на сайте arXiv.org. В основе модели Horizon Run 3 лежали стандартные уравнения так называемой задачи N тел, которые описывают движение тел при гравитационном взаимодействии. В общей сложности моделировалось движение 216 миллиардов объектов на пространственных масштабах порядка 10 гигапарсек. Разрешение системы по времени составляло 600 точек. Все параметры модели можно посмотреть здесь.
В рамках предыдущей модели ученые использовали порядка 10 миллионов частиц на пространственных масштабах в 500 мегапарсек. В работе учитывалось действие холодной (то есть движущейся на классических скоростях) темной материи - так называемая модель Лямбда-CDM.
Целью модели было непосредственное получение крупномасштабных структур Вселенной. Модель в течение 20 дней обсчитывалась корейским суперкомпьютером Tachyon II (46-е место в рейтинге самых мощных суперкомпьютеров в мире). Как оказалось, результаты расчетов хорошо согласуются с наблюдениями.
В частности, красные смещения и массы удаленных галактических скоплений оказались в пределах допустимых значений. Сами ученые надеются, что созданное ими программное обеспечение поможет в решении сложных вычислительных задач астрономии.
Компьютерное моделирование является одним из основных инструментов современной астрономии - большинство процессов, например, в звездах описывается уравнениями, которые невозможно решить явно. Так, например, компьютер используется для изучения процессов формирования звезд из облака пыли и газа.