Астрономы провели крупнейшее в истории компьютерное моделирование эволюции Вселенной
Международная команда астрономов провела крупнейшее в истории космологическое моделирование. В ходе него вся Вселенная, включая и темную, и «обычную» материи, была воспроизведена с невероятным разрешением. Результаты проделанной работы, которая является важным шагом в исследовании всего космоса, были изложены в целом ряде научных статей в научном журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Моделирование получило название FLAMINGO, а его целью было реконструировать процесс эволюции Вселенной в максимально возможной его полноте — от звезд и межгалактического газа до «чемпиона по неуловимости» в лице темной энергии. Главной интригой было то, насколько хорошо получится воспроизвести на компьютере крупномасштабную структуру Вселенной.
Согласно господствующей физической теории, свойства всей нашей Вселенной определяются несколькими числами, называемыми «космологическими параметрами». Значения шести базовых из них могут быть очень точно измерены различными способами. Проблемы появляются тогда, когда полученные этими разными способами результаты не совпадают.
И здесь на помощь приходят суперкомпьютеры, которые должны установить, к примеру, причину несовпадения разных вычислений космического микроволнового фона. Обнаружение систематических погрешностей в расчетах может избавить ученых от единственной альтернативы — создания совершенно новой космологии, частью которой, среди прочего, является концепция «холодной темной материи».
«Хотя темная материя доминирует над гравитацией, вкладом обычной материи больше нельзя пренебрегать, поскольку этот вклад может быть подобен отклонениям между моделями и наблюдениями», — заметил руководитель исследования Йооп Шайе из Лейденского университета.
Первые компьютерные модели рассматривали только темную материю, но этого было недостаточно. Принятие же во внимание барионной материи требует гораздо больших вычислительных мощностей, ведь в дополнение к гравитации обычная материя участвует и в других взаимодействиях. Пример — давление газа, которое может привести к выбросу вещества из галактик активными черными дырами далеко в межгалактическое пространство.
В этом беспрецедентном моделировании использовались элементы с разрешением 300 миллиардов частиц (каждая массой с небольшую галактику) в кубическом объеме с краями в десять миллиардов световых лет. Чтобы сделать такой гигантский проект возможным, ученые специально разработали новый код SWIFT, который эффективно распределил вычислительную работу по 30 тысячам процессоров.
Таким образом, FLAMINGO открыло новое виртуальное «окно» во Вселенную, которое поможет максимально полно использовать и истолковать космологические наблюдения. Кроме того, большой объем виртуальных данных создал возможности для совершения новых теоретических открытий и тестирования новых методов анализа будущих данных.
