[解密] 科学家试图利用计算机模拟整个宇宙的演化

  (过客/编译)研究人员称从零开始创建一个充满了类似于我们周围那些星系的宇宙,现在第一次有希望在超级计算机上模拟实现。



  这个静止画面来自于Arepo软件生成的动画展示,它展示了Arepo软件产生逼真螺旋星云的关键能力


  我们的星系银河系是一个螺旋星系,拥有一个广阔的圆盘和伸展的手臂,就如我们宇宙中许多邻居一样,比如仙女座、风车星系和涡状星系。螺旋星系是很普遍的,但是在过去计划精确模拟宇宙数亿年诞生和演化过程的计算机模型难以创建它们。反而这些模型经常产生许多滴状星系。


  最新的计算机模拟现在能够重新创造出在我们宇宙中能够观察到的这种星系群体,从宇宙大爆炸可观察到的余晖到随着时间的向前演变。哈佛大学的超级计算机奥德赛的模拟能将接近140亿年压缩到只有几个月。


  这项研究的作者Mark Vogelsberger工作于哈佛史密松森天体物理中心,他说到:“我们已经完全创造出了我们在局部宇宙所观察到的各种各样的星系。”这个最新的软件名为Arepo,是由德国海德尔堡理论研究院的沃克-斯普林吉研发的。过去的模拟将太空划分成一个固定的立方体网格,每一个立方体模拟了那个宇宙中物质的变化。


  Arepo软件使用了一种能够改造自己的网格,内部填满了各种尺寸和形状的四面体(四面体是类似于金字塔的四个面物体)。一个区域容纳的物质越多,比如说气体、星球、暗物质或者暗能量,Arepo软件就把越多的四面体分配到那个区域,这样就使它能够更准确的模拟这些物质的变化和流动。Springel说到:“我们采用了之前编码的所有优点并且摒弃了缺点。”


  哈佛史密松森天体物理中心的天体物理学家保罗-托利告诉SPACE.com网站:“我很愿意补充说明,我们借助软件进行的模拟代表了一个与我们的宇宙有着许多类似特性的宇宙或者宇宙切片,但是它不一定是同一个宇宙。虽然你或许能在里面发现许多类似于银河系的星系,但是你不会找到银河系本身。”


  在未来研究人员的目标是以史无前例的决心模拟出更大体积的宇宙,创造出有史以来最大、最逼真的宇宙模型。托利说到:“我们希望通过那种方式更深入的了解银河系的构成。”


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