Космос в пробирке: как маленькие кусочки Вселенной заменяют огромные симуляции экспресс
Вселенная огромна, и просчитать, как в ней распределяются галактики и тёмная материя, — задача не из лёгких. Обычно учёные запускают компьютерные симуляции, которые «разыгрывают» эволюцию целых участков космоса размером в миллиарды световых лет. Но такие расчёты требуют колоссальных ресурсов и времени. Тёмная материя невидима, но именно она, как невидимый каркас, определяет, где соберутся галактики.
Новый метод похож на работу реставратора, который восстанавливает огромную мозаику по нескольким сохранившимся фрагментам. Вместо того чтобы моделировать весь гигантский объём, исследователи берут маленькие кубики пространства — всего около 50 мегапарсек в поперечнике (это как расстояние, которое свет пролетает за 163 миллиона лет). Таких кубиков много, и у каждого своя плотность: где-то вещества чуть больше, где-то меньше. Обучив модель на этих кусочках, можно потом «склеить» из них полную картину распределения масс.
Секрет в том, что модель учитывает, как плотность каждого кусочка влияет на число галактик внутри него. Потом, зная, как часто встречаются участки разной плотности, можно сложить все вклады и получить глобальную картину. Это как если бы вы хотели узнать средний рост людей в городе, но вместо переписи всех жителей измерили бы рост в нескольких дворах — бедных и богатых, старых и новых — и правильно усреднили.
Такой подход открывает дорогу к изучению самых маленьких галактик, которые раньше было трудно «поймать» в больших симуляциях. А впереди — новые телескопы, такие как Euclid и Roman, которые соберут данные о миллиардах галактик. Чтобы их осмыслить, понадобятся именно такие быстрые и умные методы.
Объём одного маленького кубика в новом методе — примерно как куб со стороной 50 мегапарсек. Если бы вы летели сквозь него со скоростью света, путешествие заняло бы 163 миллиона лет.