استخدم فريق من العلماء من اليابان وإسبانيا والولايات المتحدة الأمريكية أحد أسرع الحواسيب العملاقة في العالم، "فوجاكو"، لفهم تأثير الطاقة المظلمة في جميع أنحاء الكون بشكل أفضل.

وخلال التجربة، أجرى الحاسوب العملاق، الذي يستخدم أكثر من 150.000 وحدة معالجة مركزية لتحقيق أكثر من 442 بيتافلوب من القدرة الحاسوبية، واحدة من أكبر عمليات المحاكاة الكونية حتى الآن، وسمح هذا لفريق العلماء بدراسة آثار الطاقة المظلمة المتغيرة بمرور الوقت على تطور الكون، وتتحدى ورقتهم البحثية نموذج "لامدا" للمادة المظلمة الباردة (ΛCDM)، الذي يفترض أن آثار الطاقة المظلمة تبقى ثابتة، وفق تقارير.

والطاقة المظلمة مسؤولة عن تسارع تمدد الكون، ومع ذلك، فإن هذه الطاقة، التي تشكل حوالي 70% من الكون، لا تزال لغزاً إلى حد كبير.

ولطالما افترض العلماء أن الطاقة المظلمة كيان ثابت لا يتغير، لكن، أشارت بيانات جهاز مطياف الطاقة المظلمة (DESI) الحديثة إلى احتمال آخر.

 ماذا لو كانت الطاقة المظلمة خاصية متغيرة زمنياً للكون؟ 

أشارت أولى نتائج DESI، الصادرة عام 2023، إلى أن الطاقة المظلمة، في الواقع، تضعف بمرور الوقت، مما يعني أنها ليست ثابتة، وسمح هذا بظهور نماذج للكون تتضمن نوعاً من الطاقة المظلمة يتطور بمرور الوقت - طاقة مظلمة ديناميكية (DDE) 

وبقيادة الأستاذ المشارك تومواكي إيشياما من جامعة تشيبا، شرع فريق في دراسة تأثير طاقة DDE في سيناريوهات مختلفة، باستخدام قوة "فوجاكو" أظهرت عمليات المحاكاة التي أجراها الفريق أنه على الرغم من أن طاقة DDE لها تأثيرات متواضعة بمفردها، فإن الاختلافات في معلمات مثل كثافة المادة تؤثر بشكل كبير على تكوين المجرات والبنية الكونية.

واستخدم الفريق "فوجاكو" لإجراء ثلاث عمليات محاكاة عالية الدقة لجسم N، كل منها أكبر حجما بثماني مرات من الدراسات السابقة.

وأظهرت نتائج الفريق أن تأثير DDE بحد ذاته ضئيل على البنية الكونية، ومع ذلك، أظهر النموذج المُشتق من DESI، مع زيادة كثافة المادة، تأثيرات كبيرة.

ووفقا للباحثين، تنبأ هذا النموذج بزيادة في العناقيد المجرية الضخمة بنسبة تصل إلى 70% في العصور المبكرة للكون بسبب قوى الجاذبية الأقوى، والأهم من ذلك، أن الباحثين درسوا عن كثب تنبؤات نموذج DDE، مُبيّنين توافقها مع بيانات الرصد من DESI. وهذا يُعزز فكرة أن الطاقة المظلمة ليست ثابتة.

وأوضح الدكتور إيشياما في بيان صحفي: "في المستقبل القريب، من المتوقع أن تُحسّن مسوحات المجرات واسعة النطاق باستخدام مطياف سوبارو برايم فوكس وDESI  قياسات المعايير الكونية بشكل كبير، وتُوفر هذه الدراسة أساسا نظرياً لتفسير هذه البيانات المُستقبلية".

وكان فوجاكو الياباني أسرع حاسوب عملاق في العالم، حتى تفوق عليه حاسوب فرونتير الأمريكي عام 2022، والآن، تسعى اليابان إلى تجاوز فرونتير، بعد أن استثمرت 750 مليون دولار لتطوير فوجاكو نيكست، وصُمم هذا الحاسوب العملاق من الجيل التالي لتعزيز الذكاء الاصطناعي والبحث العلمي في اليابان.

ذلك ونُشرت الدراسة المفصلة في مجلة فيزيكال ريفيو دي.