Моделирование, запущенное на суперкомпьютере Titan в Национальной лаборатории Министерства энергетики в Окридже, смоделировало эволюцию Вселенной всего через 50 миллионов лет после Большого взрыва до наших дней — от ее раннего детства до ее нынешней взрослой жизни. В течение 13,8 миллиардов лет материя Вселенной собралась вместе, образуя галактики, звезды и планеты; но мы не уверены, как именно.Эти виды моделирования помогают ученым понять темную энергию, форму энергии, которая влияет на скорость расширения Вселенной, включая распределение галактик, состоящих из обычной материи, а также темной материи, таинственного вида материи, которую напрямую не имеет ни один инструмент. измерено до сих пор.
Интенсивные исследования неба с помощью мощных телескопов, такие как Sloan Digital Sky Survey и новый, более подробный обзор темной энергии, показывают ученым, где находились галактики и звезды, когда их свет впервые испускался. И исследования космического микроволнового фона, света, оставшегося с тех пор, как Вселенной было всего 300000 лет, показывают нам, как Вселенная возникла — «очень однородная, со временем слипшаяся материя», — сказала Катрин Хейтманн, физик из Аргонны, руководивший исследованием. моделирование.Моделирование заполняет временной промежуток, чтобы показать, как Вселенная могла эволюционировать между ними: «Гравитация действует на темную материю, которая начинает сгущаться все больше и больше, и в сгустках образуются галактики», — сказал Хайтманн.
В модели, получившей название Q Continuum, участвовало полтриллиона частиц, которые делили Вселенную на кубы со сторонами в 100 000 километров. Это делает его одним из крупнейших космологических симуляторов с таким высоким разрешением.
Он работал с использованием более 90 процентов суперкомпьютера. Для сравнения, как правило, менее одного процента рабочих мест используют 90 процентов суперкомпьютера Mira в Аргонне, заявили официальные лица из Argonne Leadership Computing Facility, исследовательского центра Министерства энергетики США. Персонал вычислительных центров Аргонна и Ок-Ридж помогал адаптировать код для работы на Титане.
«Это очень богатая симуляция», — сказал Хайтманн. «Мы можем использовать эти данные, чтобы понять, почему галактики сгущаются таким образом, а также на фундаментальную физику образования самой структуры».По ее словам, уже начат анализ двух с половиной петабайт данных, которые были сгенерированы, и будет продолжаться в течение нескольких лет. Ученые могут получить информацию о таких астрофизических явлениях, как сильное линзирование, слабый сдвиг линзирования, линзирование скоплений и линзирование галактика-галактика.
Код для запуска моделирования называется кодом аппаратной / гибридной ускоренной космологии (HACC), который был впервые написан в 2008 году, примерно в то время, когда научные суперкомпьютеры преодолели барьер в петафлопс (квадриллион операций в секунду). HACC разработан с присущей ему гибкостью, что позволяет ему работать на суперкомпьютерах с различной архитектурой.
