有史以來最大規(guī)模的宇宙模擬最終可以揭示我們是如何走到這一步的

我們是怎么走到這一步的？不只是我們?nèi)祟?，在一個(gè)淡藍(lán)色的圓點(diǎn)上亂跑，繞著一顆恒星飛馳，繞著一個(gè)超大質(zhì)量飛馳黑洞，在本地集群中飛馳。但是這個(gè)點(diǎn)是怎么來到這里的，還有恒星、黑洞和星團(tuán)呢？

難以理解的巨大是如何做到的萬事從數(shù)十億年前難以想象的虛無到現(xiàn)在，這一切？

就是這樣，真的，問題的問題。而且，在迄今為止最大的同類項(xiàng)目中，天文學(xué)家正試圖通過對(duì)整個(gè)宇宙進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬來尋找答案。

它們被稱為火烈鳥模擬（全水力大規(guī)模結(jié)構(gòu)模擬，全天空測(cè)繪，用于解釋下一代觀測(cè)），在英國 DiRAC 工廠的超級(jí)計(jì)算機(jī).

這些模擬非常激烈。它們旨在計(jì)算宇宙中所有已知組成部分的演化。

這意味著正常物質(zhì)：恒星;星系;所有我們可以觸摸的東西（它可能會(huì)殺死我們，但我們可以）;暗物質(zhì)– 神秘的質(zhì)量產(chǎn)生奇怪的額外重力;和暗能量–這神秘的力量加速宇宙的膨脹。

這些模擬中最大的有3000億個(gè)粒子，其質(zhì)量與小星系相同，在邊緣為100億光年的立方體積空間中。

“為了使這種模擬成為可能，我們開發(fā)了一種新代碼 SWIFT，它可以有效地將計(jì)算工作分配給 30,000 個(gè) CPU。天文學(xué)家Matthieu Schaller解釋道萊頓大學(xué)。

初步結(jié)果已發(fā)表在三篇論文中：第一篇描述方法，第二個(gè)演示模擬，第三個(gè)有結(jié)果描述大型結(jié)構(gòu)在冷暗物質(zhì)中的宇宙。

特別是，第三篇論文試圖解決一種叫做sigma 8的問題，或者S₈張力.這是基于對(duì)宇宙的測(cè)量，稱為宇宙微波背景– 微弱的微波輻射，從紀(jì)元開始充滿宇宙，就在大爆炸.對(duì)這束光的分析表明，宇宙現(xiàn)在應(yīng)該有聚集在一起更多比它有。

由于這種緊張局勢(shì)對(duì)冷暗物質(zhì)模型在宇宙中，研究人員希望火烈鳥能提供一些答案。

到目前為止，他們還沒有設(shè)法解決這種緊張關(guān)系——這對(duì)宇宙學(xué)來說將是一個(gè)巨大的消息——但他們?cè)谶M(jìn)行模擬方面有一些：正常物質(zhì)和中微子對(duì)于準(zhǔn)確預(yù)測(cè)是必要的。

“雖然暗物質(zhì)主宰著引力，但普通物質(zhì)的貢獻(xiàn)已經(jīng)不容忽視，”研究負(fù)責(zé)人和天文學(xué)家Joop Schaye說萊頓大學(xué)，“因?yàn)檫@種貢獻(xiàn)可能類似于模型和觀測(cè)之間的偏差。

包含正常物質(zhì)的模擬更難運(yùn)行。暗物質(zhì)只知道與宇宙的引力相互作用;正常物質(zhì)還與壓力相互作用，例如輻射壓力和銀河風(fēng)，這些都是不可預(yù)測(cè)的，難以建模。它需要更多的計(jì)算能力才能使其工作，因此我們將不得不等待更長的時(shí)間才能獲得 S 上的答案₈來自火烈鳥的張力。

然而，研究人員進(jìn)行了一系列模擬，跟蹤暗物質(zhì)、正常物質(zhì)和中微子的宇宙結(jié)構(gòu)的形成，改變這三者的參數(shù)，看看這如何影響最終結(jié)果。

“銀河系風(fēng)的影響是使用機(jī)器學(xué)習(xí)，通過將許多相對(duì)較小的體積的不同模擬的預(yù)測(cè)與觀測(cè)到的星系質(zhì)量和星系團(tuán)中氣體的分布進(jìn)行比較，“萊頓大學(xué)的天文學(xué)家Roi Kugel解釋說。

該團(tuán)隊(duì)尚未向公眾提供其FLAMINGO數(shù)據(jù)，因?yàn)樗拇笮閹譖B。我們鼓勵(lì)任何有興趣的人提出禮貌的詢問與通訊作者.

該研究已發(fā)表在英國皇家天文學(xué)會(huì)月刊.這三篇論文可以找到這里,這里和這里.

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