Nya superdator-simulationer tyder på att mörk energi, kraften som accelererar universums expansion, kan vara dynamisk snarare än konstant. Leadd av forskare i Japan stämmer studien överens med observationer från Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI). Detta kan omforma förståelsen av kosmisk strukturformation.
Sedan tidigt 1900-tal har bevis visat att universum expanderar med accelererande takt, driven av mörk energi, en mystisk egenskap hos rumtiden. Den standard Lambda Cold Dark Matter (ΛCDM)-modellen antar att mörk energi förblir konstant, men nyliga DESI-data antyder en dynamisk mörk energi (DDE)-komponent, vilket utmanar denna syn.
Ett team ledd av biträdande professor Tomoaki Ishiyama vid Chiba universitets Digital Transformation Enhancement Council i Japan, med samarbetspartners Francisco Prada från Instituto de Astrofísica de Andalucía i Spanien och Anatoly A. Klypin från New Mexico State University i USA, genomförde omfattande simulationer. Publicerad i Physical Review D (Volym 112, Utgåva 4), använde studien Japans Fugaku-superdator för tre högupplösta N-kroppssimulationer, var och en med en volym åtta gånger större än tidigare försök.
En simulation följde Planck-2018 ΛCDM-modellen, medan två inkluderade DDE. En tredje använde parametrar från DESI:s förstaårsdata, inklusive en 10% ökning av materietäthet. Resultaten visade subtila effekter från DDE ensam, men med justerad materietäthet förutspådde DDE-modellen 70% fler massiva galaxhopar i det tidiga universum jämfört med standardmodellen. Denna högre täthet förstärker gravitationell attraktion och accelererar hopbildning.
Simulationerna matchade också DESI-observationer i baryoniska akustiska oscillationer (BAOs), med BAO-toppen förskjuten 3,71% mot mindre skalor. Galaxklustring var starkare på mindre skalor i DDE-modellen, i linje med data.
"Våra stora simulationer visar att variationer i kosmologiska parametrar, särskilt materietätheten i universum, har större inflytande på strukturformation än DDE-komponenten ensam," säger Dr. Ishiyama.
Dessa fynd förbereder för framtida undersökningar som Subaru Prime Focus Spectrograph och DESI, som kommer att förfina kosmologiska parametrar.