ამ შემთხვევაში გამოიყენება ელექტრომაგნიტური გამოსხივების ყველა დიაპაზონი - რადიოტალღებიდან მაღალი ენერგიის გამა გამოსხივებამდე. ყოველივე ამის შემდეგ, თითოეული სპექტრული დიაპაზონი ხსნის საკუთარ ფანჯარას სივრცეში. სუპერკომპიუტერები აფასებენ დიდი რაოდენობით მონაცემებს. ამრიგად, ყველა სახის კოსმოსური ფენომენის შესწავლა შეიძლება არნახული სიზუსტით. 2015 წელს კვლევის შესაძლებლობებს დაემატა კიდევ ერთი, სრულიად ახალი მეთოდი: ახლა მეცნიერებს შეუძლიათ გაზომონ გრავიტაციული ტალღები დედამიწაზე - და ამით გამოიკვლიონ ასტრონომიული მოვლენები, რომლებისთვისაც ადრე საერთოდ არ არსებობდა გაზომვის მეთოდები.

ვირტუალური გარე სივრცე
IllustrisTNG სამყაროს დღემდე ყველაზე დიდი და დეტალური მოდელის შესადგენად, მკვლევარები შტუტგარტში მდებარე მაღალეფექტურ კომპიუტერს Hazel Hen-ს აწვდიან კოსმოსის საწყისი მდგომარეობის მონაცემებით. შემდეგ სუპერკომპიუტერი ითვლის კოსმოსის ევოლუციას 13 მილიარდ წელზე მეტი ხნის განმავლობაში. ამისათვის საჭიროა 16,000 პროცესორის ბირთვი, რომელიც მუშაობს მთელი საათის განმავლობაში ერთ წელზე მეტი ხნის განმავლობაში, რაც ექვივალენტურია 15,000 წლის გამოთვლის დროს თანამედროვე კომპიუტერზე. ასეთი სახით და მაღალი სიზუსტით, მოდელი მკვლევარებს აჩვენებს სამყაროში ფართომასშტაბიან ურთიერთკავშირებს, ისევე როგორც დეტალებს, როგორიცაა გაზის ნაკადები გალაქტიკებში.

ბნელი მატერია და ბნელი ენერგია
სამყაროს მხოლოდ ძალიან მცირე ნაწილი შედგება ვარსკვლავებისგან, პლანეტებისგან და სხვა ციური სხეულებისგან, რომლებსაც ჩვენ შეგვიძლია დავაკვირდეთ. დანარჩენი - და ეს ჯერ კიდევ 95 პროცენტია - არის ბნელი მატერია და ბნელი ენერგია.

ბნელი მატერია არ ჩანს, მაგრამ ის გრძნობს თავს მისი გრავიტაციის წყალობით. ბნელი მატერია რომ არ არსებობდეს, კოსმოსში ხილული მატერია სხვაგვარი იქნებოდა. მაგალითად, ჩვენი ირმის ნახტომის მსგავსი გალაქტიკები გაიფანტებოდნენ სხვადასხვა მიმართულებით. ბნელი ენერგია არის ეფექტის სახელი, რომელსაც ასტრონომები იყენებენ სამყაროს დაჩქარებული გაფართოების ასახსნელად. მასების ურთიერთმიზიდულობის გამო სამყაროს გაფართოება უნდა შენელებულიყო. მაგრამ გაზომვას აქვს საპირისპირო ეფექტი: სამყარო უფრო და უფრო სწრაფად ფართოვდება! ამის ახსნა შესაძლებელია მხოლოდ იმ შემთხვევაში, თუ სამყაროს დაახლოებით 70 პროცენტი ბნელი ენერგიაა.

მოჩვენების ნაწილაკების პოვნა
ბნელი მატერია, რომელიც კოსმოსში ხუთჯერ აღემატება „ნორმალურ“ მატერიას, არის ის, რასაც ჩვენ ვერც ვხედავთ და ვერც პირდაპირ გავზომავთ. მკვლევარები ეჭვობენ, რომ ის შედგება ადრე უცნობი ელემენტარული ნაწილაკებისგან, რომლებიც მხოლოდ ძალიან სუსტად ურთიერთქმედებენ ხილულ, „ნორმალურ“ მატერიასთან. ისინი ეძებენ ამ ნაწილაკებს კრიოგენული იშვიათი მოვლენის ძიების გამოყენებით სუპერგამტარი თერმომეტრებით (CRESST, აბრ. ინგლისურიდან The Cryogenic Rare Event Search with Superconducting Thermometers) ექსპერიმენტით. იტალიაში გრან სასოს ქედის ქვეშ არის მიწისქვეშა ლაბორატორია უაღრესად მგრძნობიარე დეტექტორებით, რომელიც დაცულია ყველა მხრიდან 1400 მეტრზე მეტი კლდეებით. ყველა „ნორმალური“ ნაწილაკი, რომელიც დედამიწაზე კოსმოსიდან მოხვდა, მთის მატერიით ხვდება. მეორეს მხრივ, „ბნელი“ ელემენტარული ნაწილაკები ქვაში თითქმის დაუბრკოლებლად უნდა შეაღწიონ. ფაქტობრივი ლიანდაგები არის ულტრასუფთა კალციუმის ვოლფრატის კრისტალები, რომლებიც გაცივებულია თითქმის -273 გრადუს ცელსიუსამდე. როდესაც ბნელი მატერიის ნაწილაკი ერთ-ერთ კრისტალს ეჯახება, ტემპერატურა დაახლოებით მემილიონედი გრადუსით იმატებს. ეს მინიმალური განსხვავება იზომება ძალიან მგრძნობიარე თერმომეტრით.
  ორი მკვლევარი აღჭურავს CRESST ექსპერიმენტის დეტექტორს გრან სასოს მიწისქვეშა ლაბორატორიაში. | © ასტრიდ ეკერტი
დიდი აფეთქება
მეცნიერების ერთ-ერთი უდიდესი საიდუმლო არის სამყაროს წარმოშობის საკითხი. დღეს ჩვენ ვიცით, რომ სამყარო ფართოვდება. ჩვენც ვიცით როგორ. მეორეს მხრივ, მატერია და ენერგია უსასრულოდ შედედებულია. და სწორედ აქ უნდა იყოს ჩვენი დღევანდელი სამყაროს დასაწყისი - წმინდა მათემატიკურად 13,8 მილიარდი წლის წინ. მაგრამ ეს დიდი აფეთქება არ აღწერს აფეთქებას არცერთ სივრცეში. დღეს გაბატონებული თეორიის მიხედვით, ეს არის სივრცის, დროისა და მატერიის დასაწყისი.


© მაგრამ როგორ შეიძლება მატერიისა და ენერგიის უზარმაზარი რაოდენობა, რომელიც შეიცავს გარე სივრცეს, შეკუმშოს ასეთ პაწაწინა წერტილში? იმისათვის, რომ დიდი აფეთქება - როგორც დღეს არის აღწერილი - მოხდეს, თავიდანვე უნდა მოხდეს ძალიან მოკლე, უკიდურესად სწრაფი გაფართოება: ინფლაცია აღემატება სინათლის სიჩქარეს. ელექტრომაგნიტურ გამოსხივებაზე დაფუძნებული გაზომვის მეთოდებს არ შეუძლიათ დიდი აფეთქების მახლობლად ამ არეალის გამოკვლევა - თუმცა, გრავიტაციულ ტალღებს შეუძლიათ.

დიდი აფეთქება თუ დიდი გავლენა?
დიდ აფეთქებაში, არსებული თეორიის მიხედვით, სივრცე, დრო და მატერია არაფრისგან იქმნება. დღევანდელი ცოდნით, ყველა პროცესის გამოთვლა შესაძლებელია დიდი აფეთქების შემდეგ წამის დაახლოებით ერთი მილიარდი ნაწილიდან. ძალიან მოკლე, მაგრამ უაღრესად მნიშვნელოვანი არეალის გასაგებად „აფეთქების“ შემდეგ, ჯერ კიდევ სიბნელეშია. ამას ეფუძნება მაქს პლანკის საზოგადოების გრავიტაციული ფიზიკის ინსტიტუტის ახალგაზრდა მეცნიერის, ანა იჯასის კვლევა. ციკლური მოდელი, რომელზეც ის მუშაობს, ვარაუდობს, რომ წინა სამყარო ნელ-ნელა იკუმშებოდა დაახლოებით 10-25 სმ-მდე და შემდეგ კვლავ გაფართოვდა. ამის საფუძველზე დიდი აფეთქება, დიდი ალბათობით, შერბილდა ძლიერი დარტყმით. დიდი აფეთქების თეორიის აუცილებელი ნაწილი, რომლის ახსნაც მეცნიერებამ აქამდე ვერ შეძლო, არის ინფლაცია - უკიდურესად სწრაფი ექსპანსია „აფეთქებიდან“ მალევე. ძლიერი დარტყმის მოდელი არ გამომდინარეობს ამ ვარაუდიდან.
  რა მოხდა დიდ აფეთქებამდე? იქნებ ადრეული სამყარო? | © ანა იჯასი
გრავიტაციული ტალღები
ალბერტ აინშტაინი ისევ მართალია: 2015 წლის 14 სექტემბერს გრავიტაციული ტალღები პირველად გაიზომება, 100 წლის შემდეგ, რაც მან თავის ფარდობითობის თეორიაში აღწერა. თუმცა, რა არის გრავიტაციული ტალღები? აინშტაინის თანახმად, ყოველი მასა ტოვებს ღერძს ოთხგანზომილებიან სივრცეში. თუ ეს მასები მოძრაობენ, იქმნება ტალღები. ეს ტალღები კოსმოსში სინათლის სიჩქარით მოძრაობენ და სივრცეს ამახინჯებენ.

სივრცეში გრავიტაციული ტალღები მუდმივად წარმოიქმნება. თუმცა, დედამიწაზე მათი გაზომვა შესაძლებელია მხოლოდ ძალიან დიდი მასების ძალიან სწრაფი მოძრაობით - მაგალითად, როდესაც ორი შავი ხვრელი შერწყმულია. ეს არის ის, რაც გაიზომება 2015 წლის სექტემბერში. ამისათვის საჭიროა ძალიან მგრძნობიარე საზომი ინსტრუმენტები: ორი გიგანტური ინტერფერომეტრი, რომლებიც იღებენ სიგნალებს, მდებარეობს შეერთებულ შტატებში. მაგრამ ამ საზომი ინსტრუმენტების მაღალი სიზუსტის ტექნოლოგიის უმეტესი ნაწილი და შეფასების მრავალი პროგრამა მოდის გერმანიიდან - მაქს პლანკის გრავიტაციული ფიზიკის ინსტიტუტიდან პოტსდამში და ჰანოვერში.
  გალაქტიკები
გალაქტიკები არის "სამყაროების კუნძულები" სივრცის გაუთავებელ ზღვაში. აქ იკრიბება ვარსკვლავები, პლანეტარული სისტემები, მტვრის ღრუბლები, გაზის ნისლეულები და ბნელი მატერია. ისინი ერთმანეთთან იმართება გრავიტაციით. გალაქტიკებს აქვთ სხვადასხვა სტრუქტურები - მარტივი ელიფსებიდან დამთავრებული ძალიან რთული სპირალური გალაქტიკებით სპეციფიური „მკლავებით“, როგორიცაა ჩვენი ირმის ნახტომი. რამდენიმე გალაქტიკა საბოლოოდ გაერთიანდება და ქმნის სხვადასხვა ზომის ჯგუფებს და გროვებს. ამ გალაქტიკათა გროვებიდან ყველაზე დიდი შეიცავს რამდენიმე ათას გალაქტიკას.

ანდრომედას ნისლეული ჩვენთან ყველაზე ახლო გალაქტიკაა, დაახლოებით ირმის ნახტომის ზომის. ეს არის ყველაზე შორეული ასტრონომიული ობიექტი, რომელიც ჩვენ შეგვიძლია დავინახოთ დედამიწიდან შეუიარაღებელი თვალით.
  © ESO / ს. ბრუნიე
სუპერნოვა
ზოგიერთი ვარსკვლავი იღუპება სანახაობრივი სიკვდილით: მასიური ვარსკვლავის კაშკაშა აფეთქებას მისი ევოლუციის ბოლოს სუპერნოვა ეწოდება. ეს აღნიშვნა (nova = ახალი ლათინურიდან) არის ტიხო ბრაჰეს. 1572 წელს დანიელმა ასტრონომმა დააფიქსირა ძალიან, ძალიან კაშკაშა ვარსკვლავის მოულოდნელი გამოჩენა, სადაც მანამდე აბსოლუტურად არაფერი ჩანდა.

სუპერნოვას აფეთქებისას ვარსკვლავის უმეტესი ნაწილი ენერგიად გარდაიქმნება და ერთდროულად ასხივებს. რჩება მხოლოდ ნეიტრონული ვარსკვლავი ან შავი ხვრელი. სუპერნოვა განსაკუთრებით შთამბეჭდავია, როდესაც მასიური ეგრეთ წოდებული გიგანტური ვარსკვლავი, როგორიცაა წითელი გიგანტი, დახარჯავს თავის საწვავს. ის იშლება საკუთარი გრავიტაციის გავლენით, გამოყოფს უზარმაზარ ენერგიას. ამის შემდეგ, სუპერნოვას შეუძლია გარკვეული დროის განმავლობაში უფრო მეტი სიკაშკაშით ბრწყინავდეს, ვიდრე მთელი გალაქტიკა, რომელშიც ის მდებარეობს.