Виждахме видеоклипове с растящи дървета или форми на планини, дори на повърхността на Земята се ускори, за да покаже как континентите се придвижват към съвременните си конфигурации и ще се движат в бъдеще.
Свързано съдържание
- Слушане на Големия взрив
- Бърза обиколка из природата на нашата Вселена
Сега можем да видим изображения с продължителност на развитието на Вселената - 13 милиарда години космическа еволюция, всички в рамките на един куб, 350 милиона светлинни години отстрани - свиват на екрана на нашите компютри. Видеото по-горе ни преплита във времето и пространството, докато газът се нагрява, звездите избухват, образуват се галактики, черни дупки поглъщат и Вселената се разширява. Виждаме огромните пространства на пространството, картографирани като тъмна материя, температура на газ, тежки метали, видима светлина - данни, които се припокриват и наслагват с 12 милиарда 3-D пиксела.
„Досега нито една симулация не беше в състояние да възпроизведе Вселената както в големи, така и в малки мащаби едновременно“, казва Марк Вогелсбергер от MIT / Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA). Vogelsberger, заедно с изследователи в Германия, Великобритания и други институции в САЩ, разкриха симулацията си вчера в Nature .
Тази виртуална, но реалистична вселена е построена с компютърна програма, наречена Illustris, която използва сложен код, за да изгради Вселената от ранна детска възраст, около 12 милиона години след Големия взрив.
Създаването на програма, която обхваща милиарди години, изискваше дълго време инвестиране в човешкия мащаб - изследователите прекараха пет години в разработването на Illustris. В рамките на това действителните изчисления отнеха три месеца „време на работа“ на суперкомпютрите и включваха огромни 8000 централни процесорни единици (CPU, всеки от които е „мозъкът“ на компютъра), работещи едновременно. За сравнение средният работен настолен компютър сам би приключил с тази задача след 2000 години.
Когато изчисляването приключи в днешно време, Illustris е построил повече от 41 000 галактики, заедно с галактически купове и празнини, за които изследователите казват, че много добре улавят същността на действителната Вселена. Увеличаването показва разделителна способност толкова фина, че е способна да показва химията на газовете, завъртащи се в отделни галактики.
Как работи симулацията? Един мъничък аспект се основава на основен принцип на светлината, най-бързото вещество във Вселената. Светлината пътува с известна скорост - 299, 792, 458 метра в секунда, така че когато използваме телескопи, за да гледаме галактика на един милиард светлинни години, виждаме миналото - светлина, излъчена преди един милиард години. Така по-далечните астрономи изглеждат, бащата назад във времето, което могат да видят.
Но наблюденията от телескопите създават само дискретни части от еволюцията на Вселената и не позволяват на никой да види как, да речем, конкретна морфия на галактика през времето. Така изследователите, които са изградили Illustris, трябваше да попълнят огромни пропуски в пространството и времето, като изследват основите на това как нормалната материя, тъмната материя и тъмната енергия - основните "неща" на Вселената - взаимодействат в космоса. Както може да очаквате, сложните физични и химични процеси влияят върху това как се формират космическите структури.
Настоящата мисъл предполага, че еволюцията на характеристиките в пространството „е саморегулиращ се процес, в смисъл, че структурите, които образуват, по-специално звезди и черни дупки, засягат заобикалящата ги среда и последващата еволюция на следващото поколение структури“, авторите пишат на сайта на Illustris. "В Illustris, цялостна (дори и да не пълна) съвкупност от физически процеси, като движещи се от звезди образувания, галактически ветрове и инжектиране на черна дупка, се моделират в цялата космическа история." Такива симулации са ключови за създаването на реалистичен набор от моделирани галактики.
Други видеоклипове, създадени от авторите, показват специфични резени от симулацията - 13 милиарда години температури на газа в космоса или пълната еволюция на определена галактика. "Illustris е като машина на времето", казва съавторът Shy Genel от CfA. "Можем да вървим напред и назад във времето. Можем да спрем симулацията и да увеличим мащаба в една галактика или галактически клъстер, за да видим какво наистина се случва. "
И ние също можем да се взираме в чудо, докато летим през нишки, напомнящи на невронни мрежи, с чистия размер на пространството и времето и силата на човечеството да го симулира.
