Widzieliśmy poklatkowe wideo przedstawiające rosnące drzewa lub formujące się góry, a nawet przyspieszoną powierzchnię Ziemi, aby pokazać, w jaki sposób kontynenty przeniosły się do swoich obecnych konfiguracji i będą się poruszać w przyszłości.
powiązana zawartość
- Słuchanie Wielkiego Wybuchu
- Szybka prezentacja natury naszego wszechświata
Teraz możemy zobaczyć poklatkowe obrazy ewoluującego wszechświata - 13 miliardów lat kosmicznej ewolucji, wszystko w obrębie sześcianu 350 milionów lat świetlnych z boku - skurczone na ekranie naszych komputerów. Powyższe wideo przeplata nas w czasie i przestrzeni, gdy ogrzewa się gaz, wybuchają gwiazdy, tworzą się galaktyki, pożerają czarne dziury i wszechświat się rozszerza. Widzimy ogromne przestrzenie kosmiczne odwzorowane jako ciemna materia, temperatura gazu, metale ciężkie, światło widzialne - dane, które nakładają się i nakładają na 12 miliardów trójwymiarowych pikseli.
„Do tej pory żadna symulacja nie była w stanie odtworzyć wszechświata zarówno w dużej, jak i małej skali jednocześnie”, mówi Mark Vogelsberger z MIT / Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA). Vogelsberger wraz z badaczami z Niemiec, Wielkiej Brytanii i innych instytucji w USA zaprezentował wczoraj swoją symulację w Nature .
Ten wirtualny, ale realistyczny wszechświat został zbudowany za pomocą programu komputerowego o nazwie Illustris, który wykorzystywał złożony kod do budowania wszechświata od samego początku, około 12 milionów lat po Wielkim Wybuchu.
Stworzenie programu trwającego miliardy lat wymagało odpowiednio długiej inwestycji na skalę ludzką - naukowcy spędzili pięć lat na opracowaniu programu Illustris. W tym czasie faktyczne obliczenia trwały trzy miesiące „czasu działania” superkomputerów i obejmowały aż 8 000 centralnych jednostek przetwarzających (procesorów, z których każda jest „mózgiem” komputera) pracujących jednocześnie. Dla porównania przeciętny sam komputer stacjonarny wykonałby to zadanie za 2000 lat.
Kiedy obliczenia zakończyły się w chwili obecnej, Illustris zbudował ponad 41 000 galaktyk wraz z gromadami galaktyk i pustkami, które, jak twierdzą naukowcy, bardzo dobrze oddają istotę rzeczywistego wszechświata. Przybliżenie ujawnia rozdzielczość tak dobrą, że jest w stanie pokazać chemię gazów wirujących w poszczególnych galaktykach.
Jak działa symulacja? Jeden mały aspekt opiera się na podstawowej zasadzie światła, najszybszej substancji we wszechświecie. Światło porusza się ze znaną prędkością - 299 792 458 metrów na sekundę - więc kiedy używamy teleskopów do patrzenia na galaktykę oddaloną o miliard lat świetlnych, widzimy przeszłość - światło, które zostało wyemitowane miliard lat temu. Tak więc im dalej astronomowie spoglądają, tymczasem ojciec widzi czas.
Ale obserwacje z teleskopów tworzą jedynie odrębne fragmenty ewolucji wszechświata i nie pozwalają nikomu zobaczyć, jak, powiedzmy, konkretna galaktyka zmienia się w czasie. Tak więc badacze, którzy zbudowali Illustris, musieli wypełnić ogromne luki w przestrzeni i czasie, badając podstawy interakcji normalnej materii, ciemnej materii i ciemnej energii - głównych „materii” wszechświata - w przestrzeni. Jak można się spodziewać, złożone procesy fizyczne i chemiczne wpływają na kształtowanie się struktur kosmicznych.
Obecna myśl sugeruje, że ewolucja cech w przestrzeni „jest procesem samoregulującym się w tym sensie, że kształtujące się struktury, w szczególności gwiazdy i czarne dziury, wpływają na ich otoczenie, a następnie ewolucja struktur następnej generacji” autorzy piszą na stronie Illustris. „W programie Illustris kompleksowy (nawet jeśli nie kompletny) zestaw procesów fizycznych, takich jak wiatry galaktyczne napędzane przez tworzenie gwiazd i wstrzykiwanie energii cieplnej czarnej dziury, jest modelowany w całej historii kosmicznej.” Takie symulacje są kluczem do stworzenia realistycznego zestawu modelowane galaktyki.
Inne filmy wyprodukowane przez autorów pokazują konkretne wycinki symulacji - 13 miliardów lat temperatur gazu w kosmosie lub pełną ewolucję konkretnej galaktyki. „Illustris jest jak wehikuł czasu”, mówi współautor Shy Genel z CfA. „Możemy iść do przodu i do tyłu w czasie. Możemy przerwać symulację i powiększyć pojedynczą galaktykę lub gromadę galaktyk, aby zobaczyć, co się naprawdę dzieje. „
Możemy też patrzeć zdziwiony, gdy przelatujemy przez włókna przypominające sieci neuronowe, na samą wielkość przestrzeni i czasu oraz siłę ludzkości do jej symulacji.
