科學家嘗試利用計算機模擬整個宇宙的演化

研究人員稱從零開始創(chuàng)建一個充滿了類似于我們周圍那些星系的宇宙，現(xiàn)在第一次有希望在超級計算機上模擬實現(xiàn)。我們的星系銀河系是一個螺旋星系，擁有一個廣闊的圓盤和伸展的手臂，就如我們宇宙中許多鄰居一樣，比如仙女座、風車星系和渦狀星系。

這個靜止畫面來自于Arepo軟件生成的動畫展示，它展示了Arepo軟件產(chǎn)生逼真螺旋星云的關(guān)鍵能力

螺旋星系是很普遍的，但是在過去計劃精確模擬宇宙數(shù)億年誕生和演化過程的計算機模型難以創(chuàng)建它們。反而這些模型經(jīng)常產(chǎn)生許多滴狀星系。

最新的計算機模擬現(xiàn)在能夠重新創(chuàng)造出在我們宇宙中能夠觀察到的這種星系群體，從宇宙大爆炸可觀察到的余暉到隨著時間的向前演變。哈佛大學的超級計算機奧德賽的模擬能將接近140億年壓縮到只有幾個月。

這項研究的作者Mark Vogelsberger工作于哈佛史密松森天體物理中心，他說到：“我們已經(jīng)完全創(chuàng)造出了我們在局部宇宙所觀察到的各種各樣的星系。”這個最新的軟件名為Arepo，是由德國海德爾堡理論研究院的沃克-斯普林吉研發(fā)的。過去的模擬將太空劃分成一個固定的立方體網(wǎng)格，每一個立方體模擬了那個宇宙中物質(zhì)的變化。

Arepo軟件使用了一種能夠改造自己的網(wǎng)格，內(nèi)部填滿了各種尺寸和形狀的四面體（四面體是類似于金字塔的四個面物體）。一個區(qū)域容納的物質(zhì)越多，比如說氣體、星球、暗物質(zhì)或者暗能量，Arepo軟件就把越多的四面體分配到那個區(qū)域，這樣就使它能夠更準確的模擬這些物質(zhì)的變化和流動。 Springel說到：“我們采用了之前編碼的所有優(yōu)點并且摒棄了缺點。”

哈佛史密松森天體物理中心的天體物理學家保羅-托利告訴 SPACE.com網(wǎng)站：“我很愿意補充說明，我們借助軟件進行的模擬代表了一個與我們的宇宙有著許多類似特性的宇宙或者宇宙切片，但是它不一定是同一個宇宙。雖然你或許能在里面發(fā)現(xiàn)許多類似于銀河系的星系，但是你不會找到銀河系本身。”

在未來研究人員的目標是以史無前例的決心模擬出更大體積的宇宙，創(chuàng)造出有史以來最大、最逼真的宇宙模型。托利說到：“我們希望通過那種方式更深入的了解銀河系的構(gòu)成。”

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