Однако исследователи добавляют, что уравнения теории являются довольно сложными, и физики до сих пор вынуждены упрощать теорию при применении её к Вселенной даже при использовании суперкомпьютеров. Так, учёным приходится рассматривать космос как овощной суп-пюре, то есть пространство с более-менее равномерно распределённым веществом, нежели как манную кашу с комками, где комки – средоточия материи в виде галактик и звёзд.
Иногда физикам удавалось рассмотреть какую-то конкретную область Вселенной как менее гомогенную, но ввести в расчёты всю Вселенную по-прежнему было невозможно. Понятно, что в этом случае любые выводы могут быть ошибочными, но выхода у учёных не было.
Теперь же две группы физиков по обе стороны Атлантики независимо друг от друга разработали программное обеспечение, использующее уравнения Эйнштейна без ограничений. Расчёты того, как ранняя Вселенная расширялась и менялась по мере скопления вещества в одних регионах и разрежения в других, ведутся на суперкомпьютерах.
При этом европейскую команду больше интересует, как формировались сверхплотные скопления материи, а американскую — как расширялась Вселенная и как её искривление влияло на распространение света.
Два новых кода стали первыми, где использовалась общая теория относительности Эйнштейна в полной мере, но пока эта методика не может дать астрономам какие-то конкретные цифры.
Тем не менее, учёные сравнили результаты этого численного моделирования с показаниями традиционных упрощённых линейных моделей и обнаружили, что приближения "выводят систему из строя". Упрощая в меньшей степени, учёные получают больше данных и возможность уточнить границы, в которых ответы.
"Действительно, моделирование формирования крупномасштабных структур, а также следов, оставляемых этими процессами, например, на космическом микроволновом фоне, требует релятивистского подхода", — говорит Сабино Матарресе (Sabino Matarrese), профессор физики и астрономии из Университета Падуи.
Европейская команда обнаружила, что возмущения достигли "точки разворота" и разрушились гораздо раньше, чем прогнозировали прежние модели.
Учёные сравнили свою модель с прежней упрощённой моделью, предполагающей однородное расширение Вселенной, и обнаружили, что отклонения составляют почти 30 процентов.
Группа из США обнаружила, что неоднородная материя генерировала локальные различия в скорости расширения растущей Вселенной, отклоняясь от показаний широко используемого метода приближения — метрики Фридмана — Робертсона – Уокера.
"Эти работы важны не только потому, что дарят новые сведения, но и потому, что стали первопроходцами в применении вычислительных подходов к давним проблемам космологии", — комментирует открытия Стюарт Шапиро (Stuart L. Shapiro), профессор физики и астрономии в Иллинойском университете в Урбана-Шампейн.
Доктор Марко Бруни (Marco Bruni) из Института космологии и гравитации США отмечает: "Это действительно захватывающий виток развития, который поможет космологам создать максимально точную модель Вселенной".
В настоящее время обе исследовательские группы продолжают совершенствовать разработанные коды для изучения проблем Вселенной с использованием теории относительности. Матарресе считает, что истинный потенциал этих техник раскроется в полной мере в ближайшие 20 лет.
Европейская группа исследователей опубликовала свою статью в журналеPhysical Review Letters, команда учёных из США представила свою работу в издании The Physical Review Part D.
