Oleme näinud aegruudulist videot puude kasvamisest või mägede moodustumisest, isegi Maa pinnast kiirenenud, et näidata, kuidas mandrid liikusid tänapäeva konfiguratsioonidesse ja liiguvad tulevikus.
Seotud sisu
- Suure paugu kuulamine
- Kiire ekskursioon läbi meie universumi looduse
Nüüd näeme arenevate universumite aeglustatavaid pilte - 13 miljardit aastat kosmilist evolutsiooni, kõik kuubiku küljes, mille külg on 350 miljonit valgusaastat -, meie arvutite ekraanile. Ülalolev video seob meid läbi aja ja ruumi, kui gaas kuumeneb, tähed plahvatavad, galaktikad moodustuvad, mustad augud söövad ja universum paisub. Me näeme tohutuid avarusi kosmoses, mis on kaardistatud tumeainena, gaasi temperatuurina, raskmetallidena, nähtava valgusega - andmetega, mis kattuvad ja kattuvad 12 miljardi 3D-piksli kaudu.
"Siiani polnud ükski simulatsioon suutnud universumit reprodutseerida nii suurtel kui ka väikestel skaaladel üheaegselt, " ütleb Mark Vogelsberger MIT / Harvard-Smithsoniani astrofüüsika keskusest (CfA). Vogelsberger koos Saksamaa, Suurbritannia ja teiste USA asutuste teadlastega avalikustasid eile ajakirjas Nature oma simulatsiooni.
See virtuaalne, kuid realistlik universum ehitati arvutiprogrammi abil nimega Illustris, mis rakendas keerukat koodi universumi ehitamiseks juba lapsekingades, umbes 12 miljonit aastat pärast Suurt Pauku.
Miljardit aastat kestva programmi loomine nõudis inimkapitalilt pikaajalisi investeeringuid - teadlased veetsid Illustrise arendamisel viis aastat. Selle jooksul kulus tegelikel arvutustel superarvutites kolm kuud "tööaega" ja need hõlmasid ilmatu 8000 keskset protsessorit (CPU-d, millest igaüks on arvuti "aju"), mis töötasid samaaegselt. Võrdluseks - üksi töötav keskmine lauaarvuti oleks selle ülesande valmis saanud 2000 aastaga.
Kui arvutamine tänapäeval valmis sai, oli Illustris ehitanud koos galaktikaparvede ja tühimikega üle 41 000 galaktika, mis teadlaste sõnul hõlmavad tegeliku universumi olemust väga hästi. Suumimisel ilmneb lahutusvõime nii peenelt, et see suudab näidata üksikutes galaktikates tiirlevate gaaside keemiat.
Kuidas simulatsioon töötab? Üks pisike aspekt põhineb valguse, universumi kiireima aine põhiprintsiibil. Valgus liigub teadaoleva kiirusega - 299 792 458 meetrit sekundis - nii et kui vaatame teleskoopide abil miljardi valgusaasta kaugusel asuvat galaktikat, näeme minevikku - valgust, mis oli kiirgatud miljard aastat tagasi. Seega, mida kaugemale astronoomid vaatavad, on isa ajas tagasi, mida nad näevad.
Kuid teleskoopide tähelepanekud loovad ainult universumi evolutsiooni diskreetsed tükid ja ei lase kellelgi vaadata, kuidas konkreetsed galaktikad morfeeruvad. Niisiis pidid Illustrise ehitanud teadlased täitma tohutud lüngad ruumis ja ajas, uurides põhialuseid, kuidas normaalne aine, tumeaine ja tume energia - universumi peamised „asjad“ - kosmoses toimivad. Nagu arvata võis, mõjutavad kosmiliste struktuuride moodustumist keerukad füüsikalised ja keemilised protsessid.
Praegune mõte viitab sellele, et tunnuste areng kosmoses on isereguleeruv protsess selles mõttes, et moodustuvad struktuurid, eriti tähed ja mustad augud, mõjutavad nende ümbrust ja järgneva järgmise põlvkonna struktuuride arengut, " autorid kirjutavad Illustrise lehel. “Illustrises on kogu kosmilise ajaloo vältel modelleeritud terviklik (isegi kui mitte täielik) füüsikaliste protsesside komplekt, nagu tähekujundusega juhitavad galaktilised tuuled ja musta augu termilise energia sissepritse.” Sellised simulatsioonid on võtmeks realistliku komplekti loomiseks. modelleeritud galaktikad.
Teised autorite koostatud videod näitavad simulatsiooni konkreetseid lõike - 13 miljardit aastat gaasi temperatuuri ruumis või konkreetse galaktika täielikku evolutsiooni. "Illustris on nagu ajamasin, " ütleb CfA kaasautor Shy Genel. "Me võime ajas edasi ja tagasi liikuda. Saame simulatsiooni peatada ja suumida ühte galaktikasse või galaktikate klastrisse, et näha, mis tegelikult toimub. "
Ja võime lennata ka imestusega, kui lendame läbi närvivõrgustikke meenutavaid hõõgniite, ruumi ja aja õhukeses suuruses ja inimkonna võimuses seda simuleerida.
