Самое масштабное компьютерное моделирование: история эволюции Вселенной от Большого взрыва до наших дней

Астрономы создали самую масштабную компьютерную модель от Большого взрыва до наших дней, чтобы исследовать, как эволюционировала Вселенная. Проект, получивший название «Фламинго», смог учесть все компоненты Вселенной — обычное вещество, тёмную материю и тёмную энергию в соответствии с законами физики.

По мере развития симуляции появляются детальные виртуальные галактики и скопления галактик. А инструменты, наблюдающие реальную Вселенную, такие как космический телескоп «Евклид» и телескоп «Джеймс Уэбб» собирают данные о галактиках, квазарах и звёздах. У учёных появляются актуальные и подробные данные от мощных телескопов. И некоторые из этих данных, на первый взгляд, не соответствуют теоретическим моделям. Исследователи надеются, что симуляции помогут им сравнить виртуальную Вселенную с наблюдениями реальной Вселенной, полученными с помощью новых продвинутых телескопов.

Самое масштабное компьютерное моделирование: история эволюции Вселенной от Большого взрыва до наших дней
Источник: Josh Borrow / Flamingo team / Virgo Consortium

Это может помочь учёным понять, является ли стандартная модель космологии, используемая сейчас для объяснения эволюции Вселенной, хорошим описанием реальности.

Соавтор исследования и проекта «Фламинго», профессор Карлос Френк, профессор фундаментальной физики из Института вычислительной космологии Университета Дарема, сказал: «Космология находится на перекрёстке дорог. У нас есть потрясающие новые данные от мощных телескопов, некоторые из которых, на первый взгляд, не соответствуют нашим теоретическим ожиданиям. Либо стандартная модель космологии ошибается, либо существуют неуловимые несостыковки в наблюдательных данных. Наши супер точные симуляции Вселенной смогут дать нам ответ».

Прошлые моделирования, которые были сравнены с наблюдениями Вселенной, фокусировались на тёмной материи, считающейся ключевым компонентом структуры всей Вселенной. Однако теперь астрономы говорят, что в попытках понять эволюцию Вселенной необходимо учитывать влияние обычного барионного вещества, которое составляет всего 16% от общего содержания вещества во Вселенной, и нейтрино — крошечных частиц, которые редко взаимодействуют с обычным веществом.

Главный исследователь проекта, профессор Йооп Шайе из Лейденского университета, сказал: «Хотя тёмная материя вносит доминирующий вклад в гравитацию, вклад обычного вещества нельзя игнорировать, так как именно это может обуславливать расхождения между моделями и наблюдениями».

Исследователи потратили последние два года на моделирование на мощном суперкомпьютере в Дареме. Симуляции заняли более 50 миллионов процессорных часов на суперкомпьютере Cosmology Machine (COSMA 8), который находится в Институте вычислительной космологии Университета Дарема в Великобритании.
Исследователи реализовали симуляцию на языке SWIFT, который помогает распределять вычислительную нагрузку на тысячи CPU, до 65 000.


Источник