模拟最大的虚拟宇宙的形成过程

天体物理学家在一台大型超级电脑上,模仿了整个宇宙的构成。这是迄今为止人类模仿出的最大的虚拟宇宙,获取的研讨数据将用於调整 2020 年发射的欧几里得(Euclid)卫星,研讨暗物质和暗能量。

在过去三年,研讨人员研发并优化了模仿宇宙的程式,充分利用超级电脑的可用记忆体和处理才能,高度精确地描述了宇宙中暗物质动态和大标准结构的构成。在瑞士国家核算中心(Swiss National Computing Center,CSCS)的超级电脑上运行了 80 小时後,程式发生了 2 万亿(10e12)个代表暗物质流的微观粒子,从中发生了一份巨大的星系目录,包含 250 亿个虚拟星系。

研讨暗宇宙的组成

经过精确核算,研讨人员模仿了暗物质流在其本身引力下的演化,继而模仿了低密度物质,即暗物质晕(dark matter halos)的构成。科学家以为,银河系正是从暗物质晕中构成的。按照欧洲欧几里得使命的要求,这项研讨要在整个可观测宇宙的范围内,模仿体积仅为银河系十分之一的星系。

丈量光路扭曲

科学家相信,世界之中约 95% 的组成都是「漆黑的」(dark),这包含 23% 的暗物质和 72% 的暗能量。暗能量的实质是现代科学的一大未解之谜。暗物质和暗能量不可直接观测,只能经过直接手段研讨。正如光线经过一块不均匀的玻璃板会发作歪曲一样,悠远星系的光途经暗物质时,也会发作倾向(deflection)。欧几里得卫星可以捕捉到这些细小的歪曲,协助科学家们研讨暗物质和暗能量。

欧几里得卫星将於 2020 年发射,履行为期 6 年的数据搜集使命。它将对世界进行层析成像,追溯 100 亿年以前的世界进化。虚拟世界所发生的星系目录,将协助改善卫星的调查战略,削减各种差错。经过剖析欧几里得卫星搜集的数据,科学家们将对暗能量的实质有进一步了解,更有期望发现物理学新打破,如广义相对论的改善,或新粒子的发现。

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