Перший погляд на найбільш докладне моделювання космосу, коли-небудь зроблене

Illustris: наступне покоління

Найбільша симуляція космосу, коли-небудь що виконувалася, сміливо взяла нас там, де ми ніколи не бували раніше: формування всесвіту. Illustris: наступне покоління (IllustrisTNG) використовувало нові обчислювальні методи для досягнення першого в своєму роді юніверсального моделювання. Моделювання з використанням даних вже підготувало три статті, опубліковані в четвер, 1 лютого, в щомісячних повідомленнях Королівського астрономічного товариства.

Розуміння, отримане в результаті моделювання, дало дослідникам нове розуміння того, як чорні діри впливають на розподіл невловимою темної матерії у всіх галактиках. Мало того, що ці потужні гравітаційні свердловини не дозволяли б більш старим галактик створювати нові зірки, вони також могли б впливати на виникнення космічних структур.

Для одиночного симулятора потрібно 24 000 процесорів і період часу більше двох місяців. Найшвидший мейнфрейм-комп'ютер в Німеччині, машина Hazel Hen в високопродуктивному обчислювальному центрі Штутгарт, двічі провів симуляцію. «У нових симуляції було вироблено понад 500 терабайт даних моделювання», - сказав в прес-релізі головний дослідник Гейдельберзького інституту теоретичних досліджень Фолькер Спрінг. «Аналіз цієї величезної гори даних буде тримати нас в напрузі на довгі роки, і це обіцяє багато захоплюючих нових поглядів на різні астрофізичні процеси».

IllustrisTNG зробив ці прогнози, моделюючи еволюцію мільйонів галактик в представницької області Всесвіту. Кубічна область має боку, які складають майже 1 мільярд світлових років. У попередній версії (званої Illustris) сторони області моделі становили лише 350 мільйонів світлових років. Оновлена ​​програма також внесла деякі важливі фізичні процеси, які не входили до складу попередній симуляції.

Підтвердження прогнозів

Ці оновлені функції дозволили IllustrisTNG моделювати Юніверс, дуже схожий на наш. Вперше діаграми кластеризації змодельованих галактик продемонстрували високий ступінь реалізму в порівнянні із зразками, які ми бачимо на потужних телескопах, наприклад, на Sloan Digital Sky Survey.

Якщо перевірені передбачення програми про темну матерію, освіті галактик і магнітних полях продовжують доводити свою точність, ми зможемо поставити більше інформації про те, які процеси ми не змогли побачити навіть за допомогою найсучасніші телескопи.

«Коли ми спостерігаємо галактики за допомогою телескопа, ми можемо вимірювати тільки певні кількості», - сказав в прес-релізі Шей Генел, вчений з Центру обчислювальної астрофізики Інституту «Уайтрін», який працював над розробкою IllustrisTNG. «За допомогою моделювання ми можемо відстежувати всі властивості для всіх цих галактик. І не тільки, як зараз виглядає галактика, але і вся її історія освіти».

Шляхом зіставлення історій модельних галактик ми можемо отримати уявлення про те, як виглядав Чумацький Шлях, коли Земля виникла. Ми могли б навіть отримати уявлення про те, як наша галактика може еволюціонувати через мільярди років.

В найближчі роки ця симуляція може спонукати деяких астрономів просто налаштувати свої телескопи для пошуку нових прогнозованих зіркових процесів. Наприклад, симуляція космосу передбачала, що зіткнення галактик, які утворюють великі галактики, повинні давати слабкий зоряне світло. Конкретні подробиці про те, де шукати це світіння фону, можуть дозволити астрономам підтвердити свої теорії про ці міжгалактичних події.

Література: Simons Foundation, Eurekalert