Η μεγαλύτερη προσομοίωση του σύμπαντος που έγινε ποτέ μπορεί τελικά να αποκαλύψει πώς φτάσαμε εδώ: ScienceAlert

Πώς φτάσαμε ως εδώ; Δεν είμαστε μόνο εμείς οι άνθρωποι, που κινούμαστε σε μια απαλή μπλε κουκκίδα, τριγυρνάμε γύρω από ένα αστέρι, τριγυρνάμε γύρω από μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα, τρέχουμε μέσα από το τοπικό σμήνος. Πώς όμως το σημείο, το αστέρι, η μαύρη τρύπα και το σμήνος έφτασαν εδώ;

Πόσο ακατανόητα μαζική Τα παντα Από όλα αυτά για να φτάσουμε σε αυτό που είμαστε τώρα, από τίποτα αδιανόητο, δισεκατομμύρια χρόνια πριν;

Αυτό είναι όλο, πραγματικά, θέμα ερωτήσεων. Στο μεγαλύτερο έργο του είδους του μέχρι σήμερα, οι αστρονόμοι προσπαθούν να βρουν απαντήσεις – εκτελώντας προσομοιώσεις σε υπολογιστή ολόκληρου του σύμπαντος.

Καλούνται Φοινικόπτερος Οι προσομοιώσεις (προσομοίωση της πλήρους μεγάλης κλίμακας υδροδομής με χαρτογράφηση πλήρους ουρανού για την ερμηνεία των παρατηρήσεων επόμενης γενιάς), εκτελούνται σε Υπερυπολογιστής στις εγκαταστάσεις DiRAC στο Ηνωμένο Βασίλειο.

Αυτή η προσομοίωση είναι έντονη. Έχουν σχεδιαστεί για να υπολογίζουν την εξέλιξη όλων των γνωστών συστατικών του σύμπαντος.

Αυτό σημαίνει συνηθισμένη ύλη: αστέρια. Γαλαξίες. Όλα τα πράγματα που μπορούμε να αγγίξουμε (μπορεί να μας σκοτώσουν, αλλά μπορούμε). σκοτεινή ύλη – η μυστηριώδης μάζα που δημιουργεί παράξενη επιπλέον βαρύτητα. Σκοτεινή ενέργεια – η μυστηριώδης δύναμη που επιταχύνει τη διαστολή του σύμπαντος.

Η μεγαλύτερη από αυτές τις προσομοιώσεις περιέχει 300 δισεκατομμύρια σωματίδια που ισοδυναμούν με τη μάζα ενός μικρού γαλαξία, σε έναν κυβικό όγκο διαστήματος του οποίου οι άκρες είναι 10 δισεκατομμύρια έτη φωτός.

«Για να καταστεί δυνατή αυτή η προσομοίωση, αναπτύξαμε έναν νέο κώδικα, το SWIFT, που κατανέμει αποτελεσματικά την υπολογιστική εργασία σε περισσότερες από 30.000 CPU». Ο αστρονόμος Matthieu Schaller εξηγεί Από το Πανεπιστήμιο του Λέιντεν.

Τα προκαταρκτικά αποτελέσματα δημοσιεύθηκαν σε τρεις εργασίες: την πρώτη Περιγραφή μεθόδωντο δεύτερο Παρέχετε προσομοιώσειςΤο τρίτο είναι τα αποτελέσματα Η περιγραφή της δομής είναι εκτενής Το σύμπαν βρίσκεται σε ψυχρή σκοτεινή ύλη.

Συγκεκριμένα, η τρίτη εργασία προσπάθησε να ασχοληθεί με αυτό που ονομάζεται 8 σίγμα, ή μικρό₈ ένταση. Αυτό βασίζεται σε μια μέτρηση του σύμπαντος που ονομάζεται κοσμικό μικροκυματικό υπόβαθρο – η αμυδρή ακτινοβολία μικροκυμάτων που γεμίζει το σύμπαν από την εποχή αμέσως μετά τη Μεγάλη Έκρηξη. Η ανάλυση αυτού του φωτός υποδηλώνει ότι το σύμπαν πρέπει να είναι έτσι τώρα Ομαδοποιήθηκαν περισσότερο Από αυτά που έχει.

Δεδομένου ότι αυτή η ένταση αντιπροσωπεύει μια μεγάλη πρόκληση για Μοντέλο ψυχρής σκοτεινής ύλης Σχετικά με το σύμπαν στο οποίο πρέπει να συμβεί συσσώρευση, οι ερευνητές ελπίζουν ότι το FLAMINGO μπορεί να δώσει κάποιες απαντήσεις.

Μέχρι στιγμής, δεν κατάφεραν να επιλύσουν αυτή την ένταση – αυτό θα ήταν τεράστια νέα για την κοσμολογία – αλλά έχουν κάτι για τους προσομοιώσεις που τρέχουν: τόσο η συνηθισμένη ύλη όσο και τα νετρίνα είναι απαραίτητα για ακριβείς προβλέψεις.

«Αν και η σκοτεινή ύλη κυριαρχεί στη βαρύτητα, η συμβολή της συνηθισμένης ύλης δεν μπορεί πλέον να παραμεληθεί». λέει ο επικεφαλής της έρευνας και αστρονόμος Job Shay από το Πανεπιστήμιο του Leiden, «γιατί αυτή η συνεισφορά μπορεί να είναι παρόμοια με τις αποκλίσεις μεταξύ μοντέλων και παρατηρήσεων».

Οι προσομοιώσεις που περιλαμβάνουν κανονική ύλη είναι δύσκολο να εκτελεστούν. Η σκοτεινή ύλη είναι γνωστό ότι αλληλεπιδρά με το σύμπαν μόνο μέσω της βαρύτητας. Η φυσική ύλη αντιδρά επίσης στην πίεση, όπως η πίεση ακτινοβολίας και οι γαλαξιακούς ανέμους, οι οποίοι είναι απρόβλεπτοι και δύσκολο να μοντελοποιηθούν. Χρειάζεται μεγάλη υπολογιστική ισχύ για να τρέξει, οπότε θα πρέπει να περιμένουμε λίγο ακόμα για απαντήσεις στο S₈ Το άγχος του φλαμίνγκο.

Ωστόσο, οι ερευνητές πραγματοποίησαν μια σειρά προσομοιώσεων που παρακολουθούν τη σύνθεση της δομής του σύμπαντος σε σκοτεινή ύλη, κανονική ύλη και νετρίνα, μεταβάλλοντας τις παραμέτρους και των τριών για να δουν πώς αυτό επηρεάζει το τελικό αποτέλεσμα.

«Η επίδραση του γαλαξιακού ανέμου βαθμονομήθηκε χρησιμοποιώντας μηχανική μάθηση, συγκρίνοντας προβλέψεις από πολλές διαφορετικές προσομοιώσεις σχετικά μικρών μεγεθών με παρατηρούμενες μάζες γαλαξιών και κατανομή αερίων σε σμήνη γαλαξιών», εξηγεί ο αστρονόμος Roy Coghill του Πανεπιστημίου Leiden.

Η ομάδα δεν έχει ακόμη δημοσιοποιήσει τα δεδομένα του FLAMINGO, καθώς είναι σε μέγεθος αρκετά petabyte. Όποιος ενδιαφέρεται ενθαρρύνεται να κάνει μια ευγενική έρευνα Με τον αντίστοιχο συγγραφέα.

Η έρευνα δημοσιεύτηκε στο Μηνιαίες Ανακοινώσεις της Βασιλικής Αστρονομικής Εταιρείας. Μπορείτε να βρείτε και τα τρία φύλλα εδώ, εδώΚαι εδώ.