Ученые из Королевского колледжа Лондона и Лондонского университета королевы Марии совместно с астрофизиком из Оксфорда предложили новый подход к исследованию ранней Вселенной. Их работа, опубликованная в журнале Living Reviews in Relativity, использует численные симуляции для решения уравнений Эйнштейна в экстремальных условиях, где традиционные методы оказываются бессильны.
Уравнения общей теории относительности описывают гравитацию и движение объектов во Вселенной. Но при приближении к сингулярности — состоянию бесконечной плотности и температуры, как в момент Большого взрыва — обычные аналитические решения перестают работать. Космологи обычно предполагают, что Вселенная изотропна и однородна, что упрощает расчеты. Однако эти предположения могут не действовать в самые первые мгновения космоса.
Численную теорию относительности начали разрабатывать в 1960—1970-х годах, чтобы понять, какие гравитационные волны возникают при столкновении и слиянии черных дыр. Такие процессы настолько сложны, что решить уравнения Эйнштейна «на бумаге» невозможно — нужны мощные компьютеры и специальные математические приближения.
Космическая инфляция — это краткий период стремительного расширения в ранней Вселенной, который объясняет, почему космос выглядит таким однородным. Но остается загадкой, что именно вызвало этот процесс. Проверить разные сценарии мешают ограничения уравнений Эйнштейна. Численная теория относительности позволяет моделировать более сложные начальные условия и сравнивать их с предсказаниями фундаментальных теорий вроде струнной.
С помощью суперкомпьютеров исследователи могут моделировать сценарии цикличной Вселенной, где космос переживает серии Больших взрывов и сжатий. Это помогает понять, существовала ли Вселенная до Большого взрыва, и выявить возможные следы столкновений с соседними вселенными.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, что открыта редчайшая система с четырьмя солнцами.
