Eagle项目:一个人造宇宙©鹰

鹰项目:一个人造宇宙

理解空间很棘手 - 毕竟,你不能在培养皿中推动一个星球。但新的电脑宇宙可以随着我们所知,彻底改变天文学。

天文学在科学中是独一无二的,因为它在远处进行。地质学家可以在现场出去研究岩石面对面,甚至让他们回到实验室以进一步分析。生物学家,古生物学家和化学家的同样的事情 - 他们都非常放手。但是,如果您的兴趣领域在于星系以及它们如何发展以形成已知宇宙的结构?那你怎么办呢?为了仔细检查,您无法将银河拖到地球上,望远镜只提供了一个简短的时刻所在的快照。

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对于一群位于荷兰的达勒姆和莱顿的一群天文学家,答案是在超级计算机中建立模拟宇宙。他们的脑海抚平娘是 鹰项目 (Galaxies及其环境的演变和组装)。这种虚拟现实宇宙包括一个巨大的宇宙学,在每一侧测量超过3亿光年的宇宙古,足以容纳约10,000个星系,如我们自己的银河系。

为了构建它,团队在第一个星系之前又回到了一段时间,甚至形成了第一颗星。三个主要球员此时管辖我们宇宙的演变:暗物质,正常(重官)物质和黑能。暗物质作为一个无形的脚手架,宇宙的结构发展。暗物质的密集区域创造了引力凹坑,越来越多的正常物流被造成的宇宙所流动。将该物质绘制在一起以形成恒星,然后结合形成形成星系。暗能是试图抵抗暗物质的自然愿望在大型距离尺度上聚集在一起的不良力。

以前的计算机模拟这些过程之间的交互如何形成星系并没有总是工作。 “他们倾向于生产太大的星系,因此达勒姆大学的老鹰队的一员教授教授教授说,这是一个太多的宇宙。”因此,在欧洲航天局的普华斯坦克卫星等三个关键成分上使用最新数据是不够的,老鹰仿真也必须考虑到星系如何从青年发展到期的最新思考。

在进行这一点建模爆炸星和掠夺黑洞如何影响它们所在的星系结构的发展。将所有这些方面翻译成合适的计算机代码,培养了Bower和他的团队三年,但耗时的工作并没有结束那里。通过该代码通过 Dirac-II超级计算机 要创建模拟宇宙,需要一个多月份和一半的实体计算时间。但结果显着。 “这是令人难以置信的一只模拟星系在老鹰看起来像真实的东西,”贝尔说。

“我会谈谈,其中需要五分钟到枝杈,他们正在看着模拟形象而不是真实的。”

星系

真实宇宙的准确计算机对应物是一个强大的工具。您可以采取任何星系,并击中Bower将其描述为“大红色按钮”以及时追溯,并从最早的日子开始遵循该银河系的演变,揭示其目前的国家结束。 Galaxy Evolution的理论与鹰节目不匹配的Galaxy Evolutions可以丢弃。它还有能力清除奥秘。

当天文学家使用望远镜看遥远的物体时,他们正在研究过去,看到横跨空间徒步的光线,才能到达这里,并带来关于其来源的信息的信息。这是一个很好的事实,即早期宇宙包含许多红色和非常紧凑的星系。但是这些红色星系似乎已经消失,因为宇宙演变而来,因为我们不再看到它们了。在鹰仿真中也看到了这种消失的行为。与望远镜不同,使用鹰的天文学家可以将时钟吹回并保留这些星系上的标签,以查看它们发生的事情。

宇宙中的气体与鹰 - 红色为最热门,蓝色为最酷的©Eagle Projectgase在宇宙中看到的鹰 - 红色为最热,蓝色为最酷的©Eagle项目
宇宙中的气体与鹰 - 红色为最热门,蓝色为最酷的©鹰项目

事实证明,在大多数情况下,这些小红星系与星系合并,星系比它们大得多。 “老鹰告诉我们一些关于我们无法知道任何其他方式的宇宙的重要性,”Bower说。

这些模拟还在围绕星系形式在星系中的速度周围的长期谜团脱落。当天文学家留出宇宙时,他们会注意到比银河系的星系更小的明星形成,而小于我们的星系似乎以相对令人印象深刻的速度制作新的明星。它暂时怀疑这与我们的银河系中央黑洞有关。银河系更大,黑洞形式越快,这不会导致恒星形成的稳定性。在较小的星系中,黑洞似乎以更加稳定的节奏成长,使星星时间形成。

然而,原因 黑洞 在较大的星系中越来越快地尚不清楚。现在,通过查看Eagle中的模拟星系,研究人员可以确切地看到正在发生的事情。随着较大的星系含有更多的材料,阻止了中心附近的气体向外流动。随着这种额外的材料供应丰富的食物,黑洞能够更有效地凝视。 “这在银河系中关闭了明星形成,”Bower说。 “了解这个过程是我们知识的巨大一步。”

在使用模拟时回到时间以提供一些有价值的见解之后,该团队现在正在瞄准他们的景点 - 使用Eagle看看我们宇宙的商店里的内容。然而,这比倒退了很多棘手的任务。并理解为什么,我们需要返回宇宙演变中的关键球员:暗物质和黑暗能量。

随着宇宙一直在扩大,星系一直进一步进一步进一步,暗物质的集体力量逐渐减少。然而,在整个宇宙的历史中,暗能量的强度保持不变。这意味着在暗物质的有吸引力的强度下降到暗能力的较低力量下降的时候出现了一段时间。此时宇宙的扩张开始加速。这是加速,使鹰中的未来难以实现困难。

“黑暗能量的影响是它增加了运行计算所需的计算时间,”Bower说。这使它几乎是一个昂贵的项目。

鹰仿真需要严重的力量来建立它,这是由Dirac-II提供的©Durham大学提供
鹰仿真需要严重的力量来建立它,这是由Dirac-II提供的©Durham大学提供

然而,Bower和他的同事希望他们能找到一种方法。他们已经与英特尔,美国电脑芯片制造商合作,融合了他们的下一代处理器。如果他们可以获得新芯片的最大效率,它应该在计算速度增加一根10倍。 Bower的团队还希望升级超级计算机,这将导致计算能力进一步增加。然后,它们可以从10,000银河系的星系中提高模拟的大小,它目前包含30,000。随着一套更大的星系,他们可以开始做严重的统计分析,以确定像我们这样的星系是多么罕见的星系。

疯狂的项目

然而,Bower想要进一步走,他描述为他的“疯狂项目”。他想用鹰看看我们的宇宙是多么特别。多年来,天文学家遇到了“微调问题”。当你看看宇宙的​​基本常数 - 重力的强度,黑能量的量等 - 一切似乎都均衡。

说有更多的黑能。这将加快宇宙的扩展,较早的时间,留下深黑问题没有机会将所有正常的事情聚集成恒星和星系。如何伴随着所有的价值观这些宇宙学参数可以拥有,它们似乎是正确的,因为引起能够支持生活的宇宙?

一个答案是我们的宇宙不是唯一的一个。如果还有其他宇宙,参数在每个宇宙中被设置略有不同,那么我们当然会在宇宙中找到自己的宇宙,右派,星系,行星和人。我们几乎无法使用错误的设置。 Bower希望使用鹰发现究竟如何改变这些初始条件如何影响宇宙如何结果,再次介绍我们如何成为如何。

在许多方面,Eagle项目的成功代表了一个流域时刻。它标志着超级计算机对天文学家视为望远镜的重点。


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