Американский суперкомпьютер создал крупнейшую в истории цифровую модель Вселенной
Самый быстрый суперкомпьютер в мире, расположенный в Национальной лаборатории Ок-Риджа в США, создал крупнейшую на сегодняшний день астрофизическую модель Вселенной. Она охватывает объем, превышающий 31 млрд кубических мегапарсеков, что позволяет исследователям с беспрецедентной детализацией имитировать расширение и эволюцию космического пространства.
Руководитель исследовательской группы Салман Хабиб пояснил, что во Вселенной есть два основных компонента: темная материя, которая взаимодействует только гравитационно, и обычная материя (или атомная материя). Чтобы понять процессы, которые происходят в космическом пространстве, требуется сымитировать гравитацию и основные объекты — горячий газ, звезды, черные дыры, галактики. В результате получается моделирование космологической гидродинамики — трудная задача с точки зрения вычислений, с которой удалось справиться суперкомпьютеру Frontier из Ок-Риджской национальной лаборатории (штат Теннесси, США).
При моделировании использовался ускоренный космологический код HACC (Hardware/Hybrid Accelerated Cosmology Code). Он был разработан для электронно-вычислительных машин (ЭВМ) в начале 2010-х годов. Позже он был усовершенствован в 2016-2024 годах в рамках проекта ExaSky, направленного на разработку передового программного обеспечения для суперкомпьютеров нового поколения, способных выполнять более квинтиллиона вычислений в секунду. В HACC добавили новые возможности и оптимизировали его для работы с графическими процессорами. В результате созданный код на суперкомпьютере Frontier работал в 300 раз быстрее, чем изначально.
В ходе проведенной симуляции была достигнута рекордная производительность благодаря использованию примерно 9000 вычислительных узлов Frontier, работающих на графических процессорах AMD Instinct™ MI250X. Полученные результаты позволят ученым лучше понять расширение и эволюцию Вселенной, в том числе найти возможные ответы о тайнах темной материи и других ключевых процессах.
Подобные модели наглядно демонстрируют космическую динамику в течение длительного времени. Наблюдая за удаленными объектами, ученые фактически видят их такими, какими они были миллиарды лет назад, что помогает воссоздать историю Вселенной. Моделирование дает исследователям возможность контролировать параметры, ускорять ход времени и лучше понимать, как происходили события в космическом пространстве.
Исследователям еще предстоит провести детальный анализ на основе полученной модели, однако они уже поделились частью результатов в виде небольшого видеоролика. На нем видно формирование скоплений галактик в пространстве размером 311 296 кубических мегапарсеков, и это лишь 0,001% от общего объема симуляции.
Ранее российские ученые создали в лабораторных условиях образец космического джета — пучка протонов, движущегося практически со скоростью света. Для этого они использовали лазерную установку, которая позволила сфокусировать мощные импульсы на медной мишени.
