[科普中國]-包含250億個星系的模擬宇宙誕生

據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)近日報道，瑞士科學(xué)家使用一臺巨型超級計算機，模擬出整個宇宙的構(gòu)成。他們利用2萬億個數(shù)字粒子，生成了包含約250億個模擬星系的龐大目錄?？茖W(xué)家們表示，這份目錄將被用于校準歐洲“歐幾里得”（Euclid）衛(wèi)星上進行的實驗。這顆衛(wèi)星將于2020年發(fā)射，使命是揭開籠罩在暗物質(zhì)和暗能量頭上的“面紗”。

過去3年間，蘇黎世大學(xué)的研究人員研發(fā)并優(yōu)化了一組名為“PKDGRAV3”的革命性代碼，它能以前所未有的精度，描述暗物質(zhì)的動態(tài)以及宇宙間大尺度結(jié)構(gòu)的形成。這套代碼在位于瑞士國家計算中心的“代恩特峰（Piz Daint）”超級計算機上僅僅運行了80個小時，便生成了一個包含2萬億個宏觀粒子（代表暗物質(zhì)流）的虛擬宇宙，研究人員從中提取出一份包含250億個星系的目錄。

他們以暗物質(zhì)流在自身引力作用下不斷演變?yōu)樘卣?，模擬了名為“暗物質(zhì)暈”的低濃度物質(zhì)組成。鑒于最新演算的精確度非常高，他們相信，類似銀河系這樣的星系就形成于暗物質(zhì)暈中。

“歐幾里得”衛(wèi)星的任務(wù)是探索宇宙的暗面。據(jù)悉，宇宙包含23%的暗物質(zhì)和72%的暗能量。蘇黎世大學(xué)計算機天體物理學(xué)教授羅曼·德仕雅說：“暗能量的屬性一直是現(xiàn)代科學(xué)的一個未解之謎”。

在“歐幾里德”衛(wèi)星于2020年開始執(zhí)行為期6年的數(shù)據(jù)采集任務(wù)前，這一新的虛擬星系目錄可以幫助優(yōu)化該衛(wèi)星實驗的觀測策略，并使各種不同來源錯誤的數(shù)量降至最低。蘇黎世大學(xué)計算科學(xué)研究所的約阿希姆·斯塔德爾博士說：“‘歐幾里德’衛(wèi)星將為我們的宇宙繪圖，追溯其100多億年間的演化歷程?！?/p>

利用“歐幾里德”衛(wèi)星提供的數(shù)據(jù)，科學(xué)家們將獲得有關(guān)暗能量性質(zhì)的新信息。他們也希望，新數(shù)據(jù)能幫助他們發(fā)現(xiàn)標準模型之外的新物理學(xué)，例如廣義相對論的修正版或某種新粒子等。（記者劉霞）

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