Мы видели покадровое видео о растущих деревьях или формировании гор, даже об ускорении земной поверхности, чтобы показать, как континенты перешли в свои нынешние конфигурации и будут двигаться в будущем.
Связанный контент
- Прослушивание Большого взрыва
- Быстрый тур по природе нашей вселенной
Теперь мы можем видеть покадровую картину эволюции Вселенной - 13 миллиардов лет космической эволюции, все в кубе на расстоянии 350 миллионов световых лет - уменьшенных до экрана наших компьютеров. Видео выше тянет нас сквозь время и пространство, когда газ нагревается, звезды взрываются, образуются галактики, черные дыры пожирают и вселенная расширяется. Мы видим обширные пространства пространства, отображенные как темная материя, температура газа, тяжелые металлы, видимый свет - данные, которые перекрывают и перекрывают 12 миллиардов трехмерных пикселей.
«До сих пор ни одна симуляция не могла воспроизвести вселенную одновременно в больших и малых масштабах», - говорит Марк Фогельсбергер из Центра астрофизики MIT / Гарвард-Смитсоновский институт (CfA). Vogelsberger вместе с исследователями из Германии, Великобритании и других учреждений в США вчера представили свой симулятор в Nature .
Эта виртуальная, но реалистичная вселенная была построена с помощью компьютерной программы Illustris, которая использовала сложный код для создания вселенной с момента ее зарождения, примерно через 12 миллионов лет после Большого взрыва.
Создание программы, охватывающей миллиарды лет времени, требовало длительных инвестиций в человеческом масштабе - исследователи потратили пять лет на разработку Illustris. В рамках этого фактические вычисления занимали три месяца «времени работы» на суперкомпьютерах и включали колоссальные 8000 центральных процессоров (ЦП, каждый из которых является «мозгом» компьютера), работающих одновременно. Для сравнения, средний настольный компьютер, работающий в одиночку, выполнил бы эту задачу за 2000 лет.
Когда вычисления закончились в настоящее время, Illustris построила более 41 000 галактик вместе с скоплениями галактик и пустотами, которые, по словам исследователей, очень хорошо отражают сущность реальной вселенной. Увеличение масштаба показывает разрешение настолько прекрасное, что оно способно показать химический состав газов, циркулирующих в отдельных галактиках.
Как работает симуляция? Один крошечный аспект основан на фундаментальном принципе света, самой быстрой субстанции во вселенной. Свет движется с известной скоростью - 299 792 458 метров в секунду - поэтому, когда мы используем телескопы, чтобы посмотреть на галактику на расстоянии одного миллиарда световых лет, мы видим прошлое - свет, который излучался один миллиард лет назад. Таким образом, чем дальше смотрят астрономы, тем отцом в прошлое они могут видеть.
Но наблюдения с телескопов только создают отдельные части эволюции Вселенной и не позволяют никому видеть, как, скажем, конкретная галактика трансформируется во времени. Таким образом, исследователи, создавшие Illustris, должны были заполнить огромные пробелы в пространстве и времени, исследуя основы того, как нормальная материя, темная материя и темная энергия - основной «материал» вселенной - взаимодействуют в космосе. Как и следовало ожидать, сложные физические и химические процессы влияют на формирование космических структур.
Современная мысль предполагает, что эволюция объектов в космосе «является саморегулирующимся процессом, в том смысле, что структуры, которые формируют, в частности звезды и черные дыры, влияют на их окружение и последующую эволюцию следующего поколения структур», Авторы пишут на сайте Illustris. «В Illustris всеобъемлющий (даже если не полный) набор физических процессов, таких как галактические ветры, управляемые звездообразованием, и инжекция тепловой энергии черной дыры моделируются на протяжении всей космической истории». Такие моделирования являются ключом к созданию реалистичного набора смоделированные галактики.
Другие видео, сделанные авторами, показывают конкретные фрагменты симуляции - 13 миллиардов лет температур газа в космосе или полную эволюцию конкретной галактики. «Illustris похожа на машину времени, - говорит соавтор Shy Genel из CfA. - Мы можем идти вперед и назад во времени. Мы можем приостановить симуляцию и увеличить масштаб до одной галактики или скопления галактик, чтобы увидеть, что на самом деле происходит. "
И мы также можем смотреть с удивлением, поскольку мы летим сквозь нити, напоминающие нейронные сети, на огромные размеры пространства и времени и способность человечества имитировать это.
