Nowe modele kosmologiczne pomagają zrozumieć mechanizmy działania wszechświata
Jednym z głównych celów badań astrofizycznych, teraz i w nadchodzących dziesięcioleciach, jest obserwacja i dokładne opisanie rozmieszczenia galaktyk i ewolucji kosmosu. Większe eksperymenty umożliwią skanowanie i analizę ogromnych połaci przestrzeni kosmicznej, generując olbrzymie ilości danych, które mogłyby nam pomóc w zrozumieniu podstawowych mechanizmów funkcjonowania wszechświata. Aby przeanalizować wszystkie te informacje i poznać ewolucję struktur wszechświata, naukowcy potrzebują nowszych narzędzi statystycznych i modeli teoretycznych, których opracowywaniem zajmują się uczestnicy projektu COSMOFLAGS, finansowanego w ramach programu „Horyzont 2020”. Większość unijnych dotacji na badania kosmologiczne będzie w najbliższej przyszłości przeznaczona na dwa główne eksperymenty: Euclid, zaawansowanego satelitę sfinansowanego przez Europejską Agencję Kosmiczną i NASA oraz Square Kilometre Array – globalnie skoordynowaną, największą jak dotąd sieć radioteleskopów. Instrumenty te będą obserwować obszary przestrzeni dziesiątki, a nawet setki razy większe, niż było to do tej pory możliwe. Znalezione przez nie gromady galaktyk będą następnie analizowane i opisywane przez badaczy. Dane z tych eksperymentów pozwolą nam na lepsze pojęcie grawitacji, a nawet umożliwią zrozumienie pierwszych chwil po narodzinach wszechświata i zbadanie zachodzących wówczas złożonych zjawisk fizycznych. W ramach projektu COSMOFLAGS opracowano odpowiednie precyzyjne, matematyczne i fizyczne metody modelowana potrzebne do analizy tych danych oraz przeanalizowano sposoby połączenia potencjału obu eksperymentów. Łącząc te eksperymenty, projekt otworzył przed naukowcami znacznie większe możliwości badawcze. Narzędzia te przydadzą się nie tylko naukowcom europejskim, ale także uczonym z całego świata. „Wykazaliśmy, że niektóre badania – na przykład dotyczące sposobu działania grawitacji i natury czarnych dziur – mogą być prowadzone tylko wtedy, gdy połączymy ze sobą różne eksperymenty”, mówi dr Alvise Raccanelli, kosmolog z CERN i główny badacz projektu COSMOFLAGS. Jest jednak jeszcze więcej informacji ukrytych we wzorcach statystycznych wyższego rzędu, takich jak trój- i więcej punktowe funkcje korelacji. Zwiększają one prawdopodobieństwo znalezienia trójkątów tworzących większe kosmologiczne „kształty”. „Okazuje się, że te kluczowe informacje ukryte w trójpunktowej funkcji są niezwykle cenne i ujawniają tajniki podstawowej fizyki w chwili narodzin wszechświata, jak również fundamentalnej natury grawitacji”, mówi prof. Licia Verde z Universidad de Barcelona w Hiszpanii, będącego koordynatorem projektu COSMOFLAGS. „Jest jednak bardzo trudna w modelowaniu i pomiarach, stąd wysiłki podejmowane w ramach projektu”. Jeśli chodzi o aspekty czysto naukowe, zespół uzyskał oczekiwane wyniki, ale również wykorzystał je do stworzenia nowych ścieżek badawczych. „W szczególności połączyliśmy różne dziedziny wiedzy członków naszej grupy, aby rozpocząć badanie synergii pomiędzy przeglądami galaktyk i pracą detektorów fal grawitacyjnych”, mówi dr Raccanelli. Dr Raccanelli dziękuje Europejskiej Radzie ds. Badań Naukowych za wiarę w jego badania i finansowanie ich przez te dwa lata, Uniwersytetowi w Barcelonie, a w szczególności prof. Licii Verde za opiekę stypendialną i pomoc w realizacji badań. „Uważam, że wspólny europejski wysiłek na rzecz badań naukowych ma fundamentalne znaczenie dla konkurencyjności naukowców na arenie światowej”, dodaje uczony.
Słowa kluczowe
COSMOFLAGS, kosmos, galaktyki, kosmologia, satelita, modele kosmologiczne, wszechświat, modelowanie matematyczne
