宇宙は減速するのでしょうか？スーパーコンピューター「富岳」がダークエネルギーの謎に迫る

日本には、地球上で最も強力なスーパーコンピューターの 1 つがあり、 Fugaku、現代の宇宙論の最も謎めいた質問の 1 つに答えるために使用されます。 結局のところ、暗黒エネルギーとは何ですか?その力は時間とともに変化しますか?

暗黒エネルギー、加速膨張の原因となる目に見えない力 宇宙、全体の構成の70％を占めます。しかし、その性質は依然として科学の最大の謎の一つです。

ザ Fugaku、研究センターによって開発されました 王国 神戸には 150,000 個を超えるプロセッサと 442 ペタフロップスを超える計算能力があり、比類のない計算を実行できます。これらの技術的特徴を備えたスーパーコンピューターは、これまでに行われた中で最も詳細なダーク エネルギー シミュレーションの 1 つを通じて、宇宙の進化を「表現」するために使用されました。

教授の指導の下、国際研究チームが Tomoaki Ishiyama によって 千葉大学 そして、スペインと米国の科学者の参加を得て、彼は根本的な問題を検討しようとした：暗黒エネルギーは宇宙に一定のものなのか、それとも時間の経過とともに変化するのか？

何十年にもわたって、モデルとして知られる一般的な理論 ΛCDM (ラムダコールドダークマター）、宇宙を膨張させる力は変わらないと主張した。ただし、プログラム内の最新のデータは、 暗黒エネルギー分光装置 (デジ）疑問をもたらした。いくつかの測定結果は、暗黒エネルギーが徐々に弱まる可能性を示しているようです。

このケースを確認するには、 科学者 彼らは富岳を使用して、それぞれ以前の研究の8倍の体積を持つ3つの高解像度宇宙論シミュレーションを実行しました。そのうちの 1 つでは、古典的なモデルが適用されました ΛCDM、他の 2 つは、として知られるダーク エネルギーの動的バージョンが導入されました。 DDE (ダイナミックなダークエネルギー)、時間の経過とともに変化します。 DDE シミュレーションの 1 つは Desi データに基づいており、確立されたモデルの 10% の密度が含まれていました。

結果は印象的なものでした。暗黒エネルギーの変化だけでは、宇宙全体の進化に劇的な変化は生じませんでしたが、物質密度の増加との組み合わせにより、予期せぬ現象が引き起こされました。ビッグバン後の最初の数十億年で、最大 70% 多くの群れが形成されました。これは、若い宇宙がこれまで考えられていたよりもはるかに密度が高く、活動的であった可能性があることを意味します。

さらに注目すべき要素は、富岳のシミュレーションがデシの観察と一致しており、これを補強するものである。 暗黒エネルギーは定常的な力ではなく、時間の経過とともに変化する変数である可能性があるという考え。先生が説明すると Ishiyama、すばる望遠鏡やデジ自体を使った将来の観測ミッションでは、この理論を確認または修正するためのより正確なデータが提供されるでしょう。

この研究に対する富岳の貢献は、テクノロジーと計算科学の最先端における日本の地位を裏付けるものである。 2022 年まで世界最速の称号を保持していたスーパーコンピューターは、宇宙の起源から人工知能の発展に至るまで、物理学の基本的な疑問を研究するための重要なツールであり続けています。

同時に、その後継となる約7億5,000万ユーロ相当の新システム「富岳ネクスト」の開発がすでに始まっている。その目的は、科学研究の限界をさらに拡張し、最近まで不可能と考えられていたレベルまでシミュレーションを可能にすることです。

この研究は、宇宙が「減速」するのか、それとも暗黒エネルギーが宇宙の挙動を変えるのかについて決定的な答えを与えていないが、長期進化を理解するための新たな道を開くものである。動的ダークエネルギーの仮説が確認された場合、宇宙の歴史と未来について私たちが知っていることを再定義する必要があるかもしれません。