Mikä on vuosituhannen simulaatio?

Millennium Simulation, joka tunnetaan virallisesti nimellä Millennium Run, on yksi maailmankaikkeuden kehityksen kaikkien aikojen suurimmista simulaatioista. Millennium -simulaation kehitti vuonna 2005 Virgo Consortium, ryhmä astrofyysikoita Saksasta, Yhdistyneestä kuningaskunnasta, Kanadasta, Japanista ja Yhdysvalloista. Simulaatio, joka ajettiin supertietokoneella Garchingissa, Saksassa, sisälsi yli 10 miljardia “hiukkasta”, simuloiden 20 miljoonaa galaksia ja kvasaaria virtuaalisessa kuutiossa noin 2 miljardia valovuotta toisella puolella. Millennium Simulation luotiin työkaluna ennusteiden laatimiseen maailmankaikkeuden laaja-alaisesta rakenteesta ja verrataan niitä havaintotietoihin ja astrofysiikan teorioihin.

Millennium -simulaatio alkaa noin 379,000 13.7 vuotta alkuräjähdyksen jälkeen, 3000 miljardia vuotta sitten, kun maailmankaikkeus oli erittäin tiheä ja kuuma. Ja tuolloin aine koostui elektronien, fotonien ja baryonien plasmasta, ja maailmankaikkeus kylpee säteilyssä. Kun maailmankaikkeus laajeni ja jäähtyi, se saavutti kriittisen lämpötilan – noin 2.7 K – ja alkoi ”irrota” säteilystä ja itsenäisestä aineesta. Tämä tapahtuma tuotti kosmisen mikroaaltosäteilyn, joka nykyään kyllästää maailmankaikkeuden ja jonka universaali lämpötila on noin XNUMX K. Kosmisen mikroaaltotaustan yksityiskohtaisten havaintojen vuoksi fyysikoilla on hyvä käsitys maailmankaikkeuden tilasta irrottamisen yhteydessä , ja tämä tieto ohjelmoitiin vuosituhannen simulaatioon toimimaan sen alkutilana.

Kun Millennium -simulaatio oli suoritettu tehokkaalla supertietokoneella yli kuukauden ajan, Virgo Consortium sai tulokset – yli 25 teratavua (TB) dataa, joka riittää 5,300 DVD -levylle. Visuaalisessa muodossa näytetty tulos näyttää hienolta kolmiulotteiselta filamenttiverkolta, jolla on fraktaalinen itsensä samankaltaisuus useilla organisaatiokerroksilla. Nämä filamentit ovat itse asiassa pimeää ainetta, joka muodostaa suurimman osan maailmankaikkeuden massasta. Pimeää ainetta ei voi nähdä suoraan, mutta sen olemassaolo voidaan päätellä sen gravitaatiovaikutuksesta näkyvään aineeseen. Mallissa filamentit voidaan nähdä suoraan, mikä on mahdotonta todellisen pimeän aineen kanssa.

Millennium -simulaation suorittaminen antoi astrofyysikoille runsaasti uutta tietoa maailmankaikkeuden kehittymisestä ja ennustaa ”superklusterin” rakenteen, jota havaitsemme tähtitieteellisten tietojen perusteella. Yksi varhaisimmista vuosituhannen simulaatiosta saaduista tuloksista oli, että mustia aukkoja saattoi muodostua aikaisemmin kuin aiemmin luultiin, mitä Sloan Digital Sky Survey -tutkimuksen kokeelliset tiedot tukevat, mutta joka haastaa nykyiset kosmologiset mallimme.