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科學(xué)家使用計算機(jī)模擬制作了迄今最大最精確的3D宇宙模擬圖
（神秘的地球uux.cn報道）據(jù)科技日報（張佳欣）：芬蘭赫爾辛基大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的一個國際研究團(tuán)隊的科學(xué)家使用計算機(jī)模擬制作了迄今最大、最精確的家使3D宇宙模擬圖，展示了自大爆炸以來宇宙的用計D宇整個演化過程，它能幫助天文學(xué)家像探索地球一樣探索宇宙。算機(jī)研究團(tuán)隊表示，模擬該模擬與標(biāo)準(zhǔn)宇宙學(xué)模型非常吻合，制作最大最精宙模從而增加了“冷暗物質(zhì)”存在的迄今確證據(jù)。研究結(jié)果發(fā)表在近日的擬圖《皇家天文學(xué)會月刊》上。
這項模擬是科學(xué)迄今為止規(guī)模最大、最全面的家使受限空間模擬，覆蓋了距離地球6億光年的用計D宇范圍，包含超過1300億個粒子，算機(jī)產(chǎn)生1PB的模擬數(shù)據(jù)（相當(dāng)于5000億頁的標(biāo)準(zhǔn)印刷文本）。其在英國杜倫大學(xué)計算宇宙學(xué)研究所的制作最大最精宙模DIRAC宇宙學(xué)機(jī)器上運行，需要數(shù)千臺計算機(jī)在幾周內(nèi)協(xié)同工作，迄今確并產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)。
研究人員使用先進(jìn)的生成算法，模擬再現(xiàn)特定的宇宙團(tuán)塊，從而能使模擬包含天文學(xué)家?guī)资陙碛^察到的銀河系附近的結(jié)構(gòu)。這意味著局部宇宙中為人熟悉的結(jié)構(gòu)，如處女座、彗星和英仙座星系團(tuán)，甚至是本地空洞，都會在模擬中重現(xiàn)。模擬的中心是一對星系——銀河系和其附近的大質(zhì)量“鄰居”仙女座星系的虛擬對應(yīng)物。
研究發(fā)現(xiàn)，局部宇宙團(tuán)塊可能不太尋常，因為模擬預(yù)測的星系數(shù)量低于宇宙平均區(qū)域中發(fā)現(xiàn)的星系數(shù)量，這是由于局部大尺度的暗物質(zhì)密度不足。
研究人員表示，這些模擬揭示了在宇宙存在的137億年中，物理定律作用于暗物質(zhì)和宇宙氣體的結(jié)果。重現(xiàn)這些熟悉的結(jié)構(gòu)，為標(biāo)準(zhǔn)的冷暗物質(zhì)模型提供了支持。模擬還表明，標(biāo)準(zhǔn)的冷暗物質(zhì)模型可產(chǎn)生我們在附近看到的所有星系。
相關(guān)報道：科學(xué)家們公布迄今為止最大和最精確的宇宙虛擬圖
（神秘的地球uux.cn報道）據(jù)cnBeta：科學(xué)家們已經(jīng)制作了迄今為止最大和最精確的宇宙虛擬圖。一個由赫爾辛基大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的國際研究小組（包括來自英國達(dá)勒姆大學(xué)的成員），使用超級計算機(jī)模擬重現(xiàn)了整個宇宙的演變，從大爆炸到現(xiàn)在。這些發(fā)現(xiàn)發(fā)表在《皇家天文學(xué)會月報》上。
該模擬被命名為SIBELIUS-DARK，是 “本地宇宙之外的模擬”（SIBELIUS）項目的一部分，是迄今為止最大和最全面的“受限實現(xiàn)”模擬。研究小組將虛擬宇宙與一系列的觀測調(diào)查進(jìn)行了細(xì)致的比較，為熟悉的結(jié)構(gòu)的虛擬類似物找到了正確的位置和屬性。
研究發(fā)現(xiàn)，我們當(dāng)?shù)氐挠钪嫠槠赡苡行┎粚こ＃驗槟M預(yù)測，由于當(dāng)?shù)卮笠?guī)模的物質(zhì)“密度不足”，星系的數(shù)量平均較少。雖然這種密度不足的程度不被認(rèn)為是對宇宙學(xué)標(biāo)準(zhǔn)模型的挑戰(zhàn)，但它可能對我們?nèi)绾谓忉層^測到的星系調(diào)查信息產(chǎn)生影響。
該模擬涵蓋了距離地球6億光年的體積，由超過1300億個模擬“粒子”表示，需要成千上萬的計算機(jī)在幾個星期內(nèi)協(xié)同工作，并產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)。該模擬是在達(dá)勒姆大學(xué)計算宇宙學(xué)研究所運作的DiRAC COSmology MAchine（COSMA）上進(jìn)行的。
該團(tuán)隊開發(fā)的這些“宇宙學(xué)模擬”使用了相關(guān)的物理學(xué)方程來描述暗物質(zhì)和宇宙氣體在整個宇宙壽命中是如何演變的。暗物質(zhì)是一種假設(shè)的物質(zhì)形式，被認(rèn)為占了宇宙中所有物質(zhì)的很大一部分。
首先，暗物質(zhì)凝聚成小團(tuán)塊，稱為光環(huán)，周圍的氣體被引力吸引到這些團(tuán)塊上，最終破碎成恒星，形成星系。隨著時間的推移，光環(huán)逐漸變大，足以容納像銀河系這樣的星系。
在過去的20年里，宇宙學(xué)家們開發(fā)了一個宇宙學(xué)的“標(biāo)準(zhǔn)模型”--“冷暗物質(zhì)”模型--它可以解釋大量的觀察到的天文數(shù)據(jù)，從大爆炸留下的熱量的特性，到我們今天觀察到的周圍星系的數(shù)量和空間分布。
在模擬一個虛擬的冷暗物質(zhì)宇宙時，大多數(shù)宇宙學(xué)家都遵循一個“典型”，或隨機(jī)的斑塊，一個與我們自己觀察到的宇宙相似的斑塊，然而只是在統(tǒng)計意義上。
本研究中進(jìn)行的模擬是不同的。通過使用先進(jìn)的生成算法（為了對信號進(jìn)行分類，數(shù)據(jù)是如何生成的模型），模擬的條件是重現(xiàn)我們特定的宇宙斑塊，從而包含天文學(xué)家?guī)资陙碛^察到的我們自己星系附近的當(dāng)今結(jié)構(gòu)。
這意味著我們本地宇宙中熟悉的結(jié)構(gòu)，如室女座、后發(fā)座和英仙座星系團(tuán)、"長城"和 “Local Void”--我們的宇宙棲息地--都在模擬中再現(xiàn)。在模擬的中心也許是最重要的結(jié)構(gòu)，一對星系，我們自己的銀河系和我們附近的巨大鄰居仙女座星系的虛擬對應(yīng)物。
達(dá)勒姆大學(xué)計算宇宙學(xué)研究所的奧格登基礎(chǔ)物理學(xué)教授Carlos Frenk說：“看到我們所知道的存在于我們周圍的熟悉結(jié)構(gòu)從計算機(jī)計算中出現(xiàn)，這令人無比興奮。”
“模擬結(jié)果簡單地揭示了在我們宇宙存在的137億年中，物理定律作用于暗物質(zhì)和宇宙氣體的后果。”
“我們能夠重現(xiàn)這些熟悉的結(jié)構(gòu)，為標(biāo)準(zhǔn)的冷暗物質(zhì)模型提供了令人印象深刻的支持，并告訴我們，我們在理解整個宇宙演變的正確軌道上。”
萊頓大學(xué)的Matthieu Schaller博士補充說：“這個項目確實是突破性的。這些模擬表明，標(biāo)準(zhǔn)的冷暗物質(zhì)模型可以產(chǎn)生我們在附近看到的所有星系。這是對該模型通過的一個非常重要的測試。”
赫爾辛基大學(xué)博士后研究員、前杜倫大學(xué)博士生Stuart McAlpine博士說：“通過模擬我們所看到的宇宙，我們離了解我們宇宙的本質(zhì)又近了一步。這個項目在幾十年的理論和天文觀測之間提供了一座重要的橋梁。”
國際研究小組將進(jìn)一步分析所創(chuàng)建的模擬，希望為宇宙學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)模型提供進(jìn)一步嚴(yán)格的測試。