Του Κώστα Δεληγιάννη

Εκτός από τις κορυφές απόμερων βουνών, και τα τηλεσκόπια που βρίσκονται εγκατεστημένα σε αυτές, ολοένα περισσότερο τα τελευταία χρόνια το «κυνήγι» της σκοτεινής ενέργειας «περνά» και από ψυχρές αίθουσες όπου φιλοξενούνται μερικοί από τους πλέον σύγχρονους υπερυπολογιστές.

Ο λόγος είναι πως σε τέτοια πανίσχυρα μηχανήματα δίνουν τη δυνατότητα στους επιστήμονες να ελέγξουν τις θεωρίες τους σχετικά με τη φύση της σκοτεινής ενέργειας, «τρέχοντας» μαθηματικά μοντέλα που προσομοιώνουν την εξέλιξη του σύμπαντος αν ίσχυαν αυτές τις θεωρίες. Έτσι, συγκρίνοντας το αποτέλεσμα αυτών των εικονικών πειραμάτων με την πραγματική εικόνα του «κόσμου», μπορούν να διαπιστώσουν κατά πόσο έχουν βάση οι υποθέσεις τους.

«Καθώς είναι άγνωστη η φύση της σκοτεινής ενέργειας, όταν αναλύουμε παρατηρησιακά δεδομένα για το σύμπαν, δεν ξέρουμε ποιο είναι το μοντέλο ερμηνείας τους», αναφέρει στην ηλεκτρονική έκδοση του αμερικανικού περιοδικού Cosmos η Κάτριν Χάιτμαν, φυσικός από το Εθνικό Εργαστήριο Argonne στις ΗΠΑ.

«Σε μια προσομοίωση όμως σε υπερυπολογιστή, ξέρουμε σε ποιο μοντέλο έχει αυτή βασισθεί, με συνέπεια να μπορούμε να το συσχετίσουμε με τις πραγματικές μετρήσεις», συμπληρώνει.

Οι κοσμολόγοι γνωρίζουν με βεβαιότητα ότι η γέννηση του Σύμπαντος τοποθετείται πριν από 13,8 δισεκατομμύρια χρόνια, από έναν «κοσμικό σπόρο» τεράστιας πυκνότητας που άρχισε να διαστέλλεται. Αστρονομικές παρατηρήσεις έχουν επίσης δείξει πως, περίπου 9 δισεκατομμύρια έτη αργότερα, η διαστολή άρχισε να αυξάνεται με επιταχυνόμενο ρυθμό.

Η επιτάχυνση αποδίδεται από τους επιστήμονες στη σκοτεινή ενέργεια, η οποία δρα αντίθετα από τη βαρύτητα. Ωστόσο, παραμένει ακόμη μυστήριο το κατά πόσο πίσω από αυτό τον όρο κρύβεται μία σταθερή πυκνότητα ενέργειας που κατακλύζει ομογενώς τον χώρο, όπως είχε προτείνει ο Αϊνστάιν πριν από 100 χρόνια, ή κάποιο άλλο φυσικό φαινόμενο.

Μαζί με συναδέλφους της, η Χάιτμαν έχει δημιουργήσει ένα κοσμολογικό υπολογιστικό μοντέλο για τη δομή και την εξέλιξη του σύμπαντος. Το μοντέλο αυτό μπορεί να «τρέξει» σε μηχανήματα με εκατοντάδες χιλιάδες επεξεργαστές, ώστε να πραγματοποιούν τρισεκατομμύρια υπολογισμούς κάθε δευτερόλεπτο.

Η ομάδα του εργαστηρίου ολοκλήρωσε πρόσφατα μία προσομοίωση των πρώτων 13 δισεκατομμυρίων ετών της «ιστορίας» του σύμπαντος. Τα αποτελέσματα της προσομοίωσης θα διατεθούν σε όλους τους κοσμολόγους που δεν έχουν πρόσβαση σε κάποιον υπερυπολογιστή.

Επίσης, θα χρησιμοποιηθούν για να δημιουργηθούν εργαλεία ανάλυσης των δεδομένων που θα προκύψουν από το τηλεσκόπιο LSST (Large Synoptic Survey Telescope), το οποίο θα ξεκινήσει να λειτουργεί στη Χιλή από το 2022. Για 10 χρόνια, το LSST θα χαρτογραφήσει δισεκατομμύρια αστέρες και γαλαξίες, εξασφαλίζοντας έτσι στους επιστήμονες στοιχεία για τη λειτουργία της σκοτεινής ενέργειας.

Οι υπερυπολογιστές είναι εξαιρετικά πολύτιμοι για τη μελέτη της σκοτεινής ενέργειας, επειδή αυτή η «εξωτική» μορφή ενέργειας δρα σε γαλαξιακές κλίμακες. Αντίθετα η σκοτεινή ύλη, που επίσης είναι άγνωστη, θα μπορούσε ενδεχομένως να δημιουργηθεί και σε επιταχυντές σωματιδίων.