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科学家揭示了宇宙最精确的虚拟表示

天文学与空间 2023-07-03 20:24:25

由皇家天文学会制作 模拟的中心(也是我们自己的宇宙)是银河系,以及我们最近的大质量邻居仙女座星系(被称为M31)

荣誉:斯图尔特·麦卡平博士 科学家已经产生了迄今为止最大和最精确的虚拟宇宙

一个由赫尔辛基大学领导的国际研究团队,包括来自美国杜伦大学的成员

K

,用超级计算机模拟重现了宇宙从大爆炸到现在的整个演化过程

这些发现发表在皇家天文学会的月刊上

该模拟被命名为SIBELIUS-DARK,是超越局部宇宙模拟(SIBELIUS)项目的一部分,是迄今为止最大和最全面的约束实现模拟

该团队小心翼翼地将虚拟宇宙与一系列观测调查进行比较,以找到相似结构虚拟类比的正确位置和属性

人们发现,我们宇宙的局部区域可能有些不寻常,因为模拟预测,由于局部大规模的物质“不敏感”,平均星系数量较少

虽然这种低灵敏度的水平并不被认为是对标准宇宙学模型的挑战,但它可能会对我们如何解释观测到的星系调查信息产生影响

该模拟覆盖了距离地球6亿光年的体积,由超过1300亿个模拟粒子表示,需要成千上万台计算机在几周内协同工作,并产生大量数据

模拟是在由达勒姆大学计算宇宙学研究所运营的狄拉克宇宙学机器(COSMA)上进行的

该团队开发的这些宇宙学模拟使用了相关的物理方程来描述暗物质和宇宙气体是如何在宇宙的一生中演化的

暗物质是一种假想的物质形式,被认为可以解释宇宙中大量的所有物质

首先,暗物质凝聚成称为晕圈的小团块,周围的气体被引力吸引向这些团块,最终分裂成恒星形成星系

随着时间的推移,光环变得足够大,可以容纳像我们银河系这样的星系

在过去的20年里,宇宙学家发展了一种标准的宇宙学模型——冷暗物质模型,它可以解释许多观测到的天文数据,包括大爆炸遗留下来的热量的性质,以及今天观测到的星系的数量和空间分布

当模拟一个虚拟的冷暗物质宇宙时,大多数宇宙学家遵循一个典型的或随机的补丁,一个类似于我们自己观察到的宇宙,但只是在统计意义上

本研究中进行的模拟是不同的

通过使用先进的生成算法(模拟数据是如何生成的,以便对信号进行分类),模拟条件是重现我们特定的宇宙区域,从而包含天文学家几十年来观察到的我们银河系附近的现代结构

这意味着我们本地宇宙中熟悉的结构,如处女座、彗发和英仙座星系团、长城和本地虚空——我们的宇宙栖息地——在模拟中重现

模拟的中心可能是最重要的结构,一对星系,我们银河系的虚拟对应物和我们附近的巨大邻居,仙女座星系

杜伦大学计算宇宙学研究所的奥格登基础物理学教授卡洛斯·弗伦克教授说:“看到我们所熟知的存在于我们周围的结构从计算机计算中浮现出来,这是非常令人兴奋的。”

这些模拟只是揭示了整个13年中作用于暗物质和宇宙气体的物理定律的结果

我们的宇宙存在了70亿年

事实上,我们已经能够重现这些熟悉的结构,为标准冷暗物质模型提供了令人印象深刻的支持,并告诉我们,我们正走在理解整个宇宙演化的正确轨道上

" 博士;医生

莱顿大学的Matthieu Schaller补充道:“这个项目真的是开创性的

这些模拟表明,标准的冷暗物质模型可以产生我们在附近看到的所有星系

这是模型通过的一个非常重要的测试

" 前杜伦博士研究生

赫尔辛基大学博士后研究员斯图尔特·麦卡平说:“通过模拟我们所看到的宇宙,我们离理解我们宇宙的本质又近了一步

这个项目在几十年的理论和天文观测之间架起了一座重要的桥梁

" 国际研究团队将进一步分析所创建的模拟,希望为宇宙学标准模型提供进一步严格的测试

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