Vesmír je obrovský – a podľa niektorých teórií dokonca nekonečný. Pre vedcov je preto obrovskou výzvou pokúsiť sa modelovať tzv. kozmickú pavučinu – sieť gigantických štruktúr, ktoré spájajú vesmír a v uzloch zhromažďujú galaxie do zhlukov.
Rýchlejšie než superpočítač
Tím vedený kozmológom Marcom Bonicim z University of Waterloo predstavil nový nástroj Effort.jl, ktorý dokáže spracovávať kozmické dáta oveľa rýchlejšie než tradičné modely. Kým bežná analýza by trvala dni na superpočítači, emulator zvládne podobnú prácu v priebehu niekoľkých hodín – a to dokonca na obyčajnom notebooku.
Bonici vysvetľuje, že emulator v podstate „napodobňuje“ zložitejšie modely. Trénuje sa na ich výstupoch, takže dokáže predvídať výsledky bez toho, aby bolo nutné opakovane počítať všetky zložité fyzikálne procesy. Presnosť je síce o niečo nižšia, no podľa vedcov ide o zanedbateľný rozdiel – výsledky sú veľmi blízke realite.
Prečo je to dôležité?
Nový nástroj je navrhnutý na skúmanie efektívnej teórie poľa veľkoškálových štruktúr (EFTofLSS), čo je uznávaný teoretický model vesmíru. Bonici začal s jeho vývojom ešte počas práce na európskom vesmírnom teleskope Euclid, ktorý od roku 2023 zbiera nové údaje o vesmíre.
Okrem Euclidu prináša vzrušujúce výsledky aj americký projekt DESI (Dark Energy Spectroscopic Instrument) v Arizone. Spolu zhromažďujú dáta o kozmickej pavučine, tmavej hmote a tajomnej tmavej energii – faktoroch, ktoré môžu zásadne zmeniť naše chápanie vesmíru.
Tmavá energia: Einsteinova „najväčšia chyba“?
Tmavá hmota je neznáma látka, ktorá tvorí väčšinu hmoty vo vesmíre. Tmavá energia zas spôsobuje zrýchľujúce sa rozpínanie vesmíru. Už Albert Einstein navrhol tzv. kozmologickú konštantu, ktorá mala pôsobiť ako „anti-gravitácia“ a brániť zrúteniu vesmíru. Keď však Edwin Hubble ukázal, že vesmír sa rozpína, Einstein ju označil za svoju „najväčšiu chybu“.
Dnes je táto konštanta základom moderného kozmologického modelu ΛCDM. Avšak nové dáta z DESI naznačujú, že konštanta nemusí byť až taká konštantná, ako sa predpokladalo – jej vplyv na vesmír sa mohol meniť v čase. Ak sa tento objav potvrdí, mohlo by ísť o prvý dôkaz správania, ktoré presahuje štandardný model kozmológie.
Nová éra kozmológie
Pre vedcov to znamená obrovskú príležitosť. Effort.jl môže zásadne urýchliť vyhodnocovanie dát, ktoré by inak vyžadovalo mesiace výpočtov na drahých superpočítačoch. To môže viesť k rýchlejšiemu testovaniu teórií a možno aj k prelomovým objavom o pôvode a budúcnosti vesmíru.
Bonici s úsmevom pripomína slová svojho kolegu, ktorý vo svojej dizertačnej práci napísal: „Kozmológia je tá skromná časť fyziky, ktorá sa snaží vysvetliť celý vesmír.“
A hoci väčšinu času trávi písaním kódu, priznáva: „Keď sa pozriem na celkový obraz, vždy ma fascinuje, že sa vlastne snažíme pochopiť úplne všetko, čo existuje.“
