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瑞士科学家模拟出史上最大虚拟宇宙,研究暗物质和暗能量

气功修炼网   2017年06月24日 15:04   评论»  

2017-06-24 10:46 来源: 明日科学

苏黎世大学的天体物理学家在一台大型上,模拟了整个的形成。这是迄今为止人类模拟出的最大的虚拟宇宙,获取的数据将用於调整 2020 年发射的欧几里得(Euclid),研究

於过去三年,研究人员研发并优化了模拟宇宙的程式,充分利用超级电脑的可用记忆体和处理能力,高度准确地描述了宇宙中暗物质动态和大尺度结构的形成。在瑞士国家计算中心(Swiss National Computing Center,CSCS)的超级电脑上运行了 80 小时後,程式产生了 2 万亿(10e12)个代表暗物质流的宏观粒子,从中产生了一份巨大的星系目录,包含 250 亿个虚拟星系。

研究暗宇宙的组成

经过精确计算,研究人员模拟了暗物质流在其自身引力下的演变,继而模拟了低密度物质,即暗物质晕(dark matter halos)的形成。家认为,银河系正是从暗物质晕中形成的。按照欧洲欧几里得任务的要求,这项研究要在整个可观测宇宙的范围内,模拟体积仅为银河系十分之一的星系。

测量光路扭曲

科学家相信,宇宙之中约 95% 的组成都是「黑暗的」(dark),这包括 23% 的暗物质和 72% 的暗。暗能量的本质是现代科学的一大未解之谜。暗物质和暗能量不可直接观测,只能通过间接手段研究。正如光线通过一块不均匀的玻璃板会发生扭曲一样,遥远星系的光途经暗物质时,也会发生偏向(deflection)。欧几里得卫星可以捕捉到这些微小的扭曲,帮助科学家们研究暗物质和暗能量。

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优化卫星的观测方法

欧几里得卫星将於 2020 年发射,执行为期 6 年的数据收集任务。它将对宇宙进行层析成像,追溯 100 亿年以前的宇宙进化。虚拟宇宙所产生的星系目录,将帮助改善卫星的观察策略,减少各种误差。通过分析欧几里得卫星收集的数据,科学家们将对暗能量的本质有进一步了解,更有希望发现物理学新突破,如广义相对论的改进,或新粒子的发现。

参考资料:

Potter, D., Stadel, S. & Teyssier, R. (2017). PKDGRAV3: beyond trillion particle cosmological simulations for the next era of galaxy surveys. Computational Astrophysics and Cosmology. doi:10.1186/s40668-017-0021-1

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