«До сих пор ни одно моделирование не могло воспроизвести Вселенную одновременно в больших и малых масштабах», — говорит ведущий автор Марк Фогельсбергер (Массачусетский технологический институт / Гарвард-Смитсоновский центр астрофизики), который проводил работу в сотрудничестве с исследователями из нескольких институтов. включая Гейдельбергский институт теоретических исследований в Германии.Эти результаты сообщаются в номере журнала Nature от 8 мая.Предыдущие попытки смоделировать Вселенную были затруднены из-за отсутствия вычислительной мощности и сложностей лежащей в основе физики.
В результате эти программы либо были ограничены в разрешении, либо были вынуждены сосредоточиться на небольшой части Вселенной. В более ранних моделях также были проблемы с моделированием сложной обратной связи от звездообразования, взрывов сверхновых и сверхмассивных черных дыр.
Illustris использует сложную компьютерную программу для воссоздания эволюции Вселенной с высокой точностью. Он включает в себя как нормальную, так и темную материю с использованием 12 миллиардов трехмерных "пикселей" или элементов разрешения.Команда посвятила пять лет разработке программы Illustris.
Фактические расчеты заняли 3 месяца «времени выполнения» при параллельной работе 8000 процессоров. Если бы они использовали средний настольный компьютер, вычисления заняли бы более 2000 лет.Компьютерное моделирование началось всего через 12 миллионов лет после Большого взрыва. Когда он дошел до наших дней, астрономы насчитали более 41 000 галактик в кубе смоделированного пространства.
Важно отметить, что Illustris дал реалистичное сочетание спиральных галактик, таких как Млечный Путь, и эллиптических галактик в форме футбольного мяча. Он также воссоздал крупномасштабные структуры, такие как скопления галактик, пузыри и пустоты космической паутины.
В небольшом масштабе он точно воссоздал химию отдельных галактик.Поскольку свет движется с фиксированной скоростью, чем дальше смотрят астрономы, тем дальше во времени они могут видеть. Галактика на расстоянии одного миллиарда световых лет видна такой, какой она была миллиард лет назад. Телескопы, подобные Хабблу, могут дать нам представление о ранней Вселенной, глядя на большие расстояния.
Однако астрономы не могут использовать телескоп Хаббла, чтобы проследить эволюцию отдельной галактики с течением времени.«Illustris похож на машину времени.
Мы можем двигаться вперед и назад во времени. Мы можем приостановить моделирование и увеличить масштаб одной галактики или скопления галактик, чтобы увидеть, что же происходит на самом деле», — говорит соавтор Шай Дженел из CfA.