Kosmologen der Case Western Reserve University in den USA und der Catania University in Italien haben mithilfe eines Supercomputers ein genaues Modell der Entwicklung des Universums erstellt. Die neue Simulation hat bestätigt, dass die durch dunkle Energie beschleunigte Expansion des Weltraums in den alten Modellen kein Fehler ist. Die Ergebnisse werden in der Zeitschrift Physical Review Letters veröffentlicht.
Einige Wissenschaftler glauben, dass Annahmen über die Einheitlichkeit des Universums zu falschen Hypothesen geführt haben könnten, beispielsweise, dass sich der Raum mit der Beschleunigung ausdehnt. In der neuen Studie beschlossen Kosmologen, die Annahmen auf ein Minimum zu beschränken und zu zeigen, dass dunkle Energie nicht das Ergebnis eines solchen Fehlers ist. Mit Hilfe von Supercomputern simulierten sie die Expansion des frühen Universums, als sich die Materie in Klumpen zu konzentrieren begann, den Raum um sie herum deformierte und verdünnte Regionen hinterließ.
Die Studie hilft, die Debatte über die Genauigkeit der vereinfachten Modellierung zu lösen, sagten die Forscher. Einsteins allgemeine Relativitätstheorie erklärt die Schwerkraft als die Krümmung der Raumzeit. Nach den Gleichungen kann die Schwerkraft ausreichen, um das Universum zu schließen, mit anderen Worten, um es zu komprimieren. Bei unzureichender Schwerkraft wird sich das Universum für immer ausdehnen.
Die Lösung von Einsteins Gleichungen auf der Skala des gesamten Universums wäre jedoch ohne Vereinfachungen nicht möglich. Zum Beispiel nahmen frühere Wissenschaftler an, dass Materie gleichmäßig im Weltraum verteilt und nicht in Form von Galaxien konzentriert ist. Jetzt modellieren Kosmologen die Entwicklung des Universums, beginnend mit kleinen Regionen, in denen sich unter dem Einfluss der Schwerkraft dichte Strukturen bilden. Gleichzeitig bleibt das Universum im großen Maßstab homogen.
Die Simulation ergab, dass Regionen mit hoher Dichte die Entwicklung des Universums nicht wesentlich beeinflussen, und dieser Effekt kann in zukünftigen Berechnungen vernachlässigt werden. Beschleunigte Expansion und Dunkle Energie sind daher nicht das Ergebnis falscher Annahmen von Kosmologen. Wissenschaftler glauben, dass die neue Methode die etablierten Ansichten über die Evolution des Weltraums nicht ändern wird. Die Arbeit wird jedoch dazu beitragen, die frühen Stadien des Urknalls und die Ausbreitung von Elementarteilchen wie Neutrinos im Weltraum zu beleuchten.
Dunkle Energie ist eine hypothetische Energie, die in das mathematische Modell des Universums eingeführt wurde, um die beobachtete beschleunigte Expansion zu erklären.
