تشير محاكاة جديدة باستخدام حواسيب فائقة إلى أن الطاقة المظلمة، القوة التي تسرع تمدد الكون، قد تكون ديناميكية بدلاً من ثابتة. بقيادة باحثين في اليابان، يتوافق الدراسة مع الملاحظات من جهاز الطاقة المظلمة الطيفي (DESI). هذا قد يعيد تشكيل فهم تشكل الهياكل الكونية.
منذ أوائل القرن العشرين، أظهرت الأدلة أن الكون يتمدد بمعدل متسارع، مدفوعاً بالطاقة المظلمة، خاصية غامضة للزمكان. يفترض النموذج القياسي لامبدا المادة المظلمة الباردة (ΛCDM) أن الطاقة المظلمة تبقى ثابتة، لكن بيانات DESI الحديثة تشير إلى مكون طاقة مظلمة ديناميكية (DDE)، مما يتحدى هذا الرأي.
قاد فريق بقيادة الأستاذ المساعد تومواكي إيشيياما من مجلس تعزيز التحول الرقمي في جامعة تشيبا في اليابان، بالتعاون مع فرانسيسكو برادا من معهد علم الفلك في الأندلس في إسبانيا وأناتولي أ. كليبين من جامعة نيو مكسيكو الحكومية في الولايات المتحدة، محاكاة واسعة النطاق. نشرت في Physical Review D (المجلد 112، العدد 4)، استخدمت الدراسة حواسيب فائقة Fugaku اليابانية لثلاث محاكاة N-body عالية الدقة، كل منها بحجم ثمانية أضعاف الجهود السابقة.
تبعت محاكاة واحدة نموذج Planck-2018 ΛCDM، بينما دمجت اثنتان DDE. استخدمت الثالثة معاملات من بيانات العام الأول لـDESI، بما في ذلك زيادة 10% في كثافة المادة. أظهرت النتائج تأثيرات خفيفة من DDE وحدها، لكن مع كثافة مادة معدلة، توقع نموذج DDE 70% أكثر من الكتل المجرية الضخمة في الكون المبكر مقارنة بالنموذج القياسي. هذه الكثافة الأعلى تعزز الجذب الثقالي، مما يسرع تشكل الكتل.
تطابقت المحاكاة أيضاً مع ملاحظات DESI في الاهتزازات الصوتية الباريونية (BAOs)، مع ذروة BAO تنتقل 3.71% نحو مقاييس أصغر. كان تجمع المجرات أقوى على المقاييس الأصغر في نموذج DDE، متفقاً مع البيانات.
"تظهر محاكاتنا الكبيرة أن التباينات في المعاملات الكونية، خاصة كثافة المادة في الكون، لها تأثير أكبر على تشكل الهياكل من مكون DDE وحده"، يقول الدكتور إيشيياما.
هذه النتائج تعد لاستطلاعات مستقبلية مثل مطياف Subaru Prime Focus وDESI، التي ستحسن المعاملات الكونية.