Bieg milenijny

Millennium Run lub Millennium Simulation (odnosząc się do jego wielkości) to komputerowa symulacja N-ciał służąca do zbadania, jak rozmieszczenie materii we Wszechświecie ewoluowało w czasie, w szczególności, jak powstała obserwowana populacja galaktyk. Jest używany przez naukowców zajmujących się kosmologią fizyczną do porównywania obserwacji z przewidywaniami teoretycznymi .

Przegląd

Podstawową naukową metodą testowania teorii w kosmologii jest ocena ich konsekwencji dla obserwowalnych części Wszechświata. Jednym z dowodów obserwacyjnych jest obserwowany obecnie rozkład materii, w tym galaktyk i gazu międzygalaktycznego. Światło emitowane z bardziej odległej materii musi podróżować dłużej, aby dotrzeć do Ziemi , co oznacza, że ​​patrzenie na odległe obiekty jest jak cofanie się w czasie . Oznacza to, że ewolucję w czasie rozkładu materii we wszechświecie można również obserwować bezpośrednio.

Symulacja Millennium została przeprowadzona w 2005 roku przez Virgo Consortium , międzynarodową grupę astrofizyków z Niemiec , Wielkiej Brytanii , Kanady , Japonii i Stanów Zjednoczonych . Rozpoczyna się w epoce, w której kosmiczne promieniowanie tła , około 379 000 lat po powstaniu wszechświata. Kosmiczne promieniowanie tła badano za pomocą eksperymentów satelitarnych , a obserwowane niejednorodności tła kosmicznego służą jako punkt wyjścia do śledzenia ewolucji odpowiedniego rozkładu materii. Wykorzystując prawa fizyczne, które mają obowiązywać w obecnie znanych kosmologiach i uproszczone reprezentacje procesów astrofizycznych obserwowanych w celu wpłynięcia na rzeczywiste galaktyki, pozwala się na ewolucję początkowego rozkładu materii i rejestruje się przewidywania symulacji dotyczące formowania się galaktyk i czarnych dziur .

Od czasu zakończenia symulacji Millennium Run w 2005 r., w ramach przechowywanych danych wyjściowych stworzono serię coraz bardziej wyrafinowanych i dokładniejszych symulacji powstawania populacji galaktyk, które zostały udostępnione publicznie w Internecie. Oprócz udoskonalenia podejścia do astrofizyki formowania się galaktyk, najnowsze wersje dostosowały parametry podstawowego modelu kosmologicznego, aby odzwierciedlały zmieniające się poglądy na temat ich dokładnych wartości. Do tej pory (połowa 2018 r.) ponad 950 opublikowanych artykułów wykorzystało dane z Millennium Run, co czyni go, przynajmniej pod tym względem, najbardziej wpływową symulacją astrofizyczną wszechczasów.

Rozmiar symulacji

Pierwsze wyniki naukowe, opublikowane 2 czerwca 2005 r., za pomocą Millennium Simulation prześledziły 2160 3 , czyli nieco ponad 10 miliardów „cząstek”. Nie są to cząstki w fizyki cząstek elementarnych – każda „cząstka” reprezentuje około miliarda mas Słońca ciemnej materii . Symulowany obszar przestrzeni był sześcianem o długości około 2 miliardów lat świetlnych . Objętość ta została wypełniona przez około 20 milionów „galaktyk”. Superkomputer się w Garching , Niemcy przeprowadzali symulację, w której wykorzystano wersję kodu GADGET , przez ponad miesiąc. Dane wyjściowe symulacji wymagały około 25 terabajtów pamięci.

Pierwsze wyniki

Sloan Digital Sky Survey zakwestionował obecne rozumienie kosmologii, znajdując kandydatów na czarne dziury w bardzo jasnych kwazarach w dużych odległościach. Oznaczało to, że powstały znacznie wcześniej, niż początkowo zakładano. Dzięki pomyślnemu wyprodukowaniu kwazarów we wczesnych czasach symulacja milenijna wykazała, że ​​obiekty te nie stoją w sprzeczności z naszymi modelami ewolucji wszechświata.

Tysiąclecie II

W 2009 roku ta sama grupa przeprowadziła symulację „Millennium II” (MS-II) na mniejszym sześcianie (o boku około 400 milionów lat świetlnych), z taką samą liczbą cząstek, ale z każdą cząstką reprezentującą 6,9 miliona mas Słońca. Jest to raczej trudniejsze zadanie numeryczne, ponieważ podział domeny obliczeniowej między procesory staje się trudniejszy, gdy obecne są gęste skupiska materii. MS-II zużywał 1,4 miliona godzin procesora na 2048 rdzeni (tj. około miesiąca) na komputerze Power-6 w Garching; przeprowadzono również symulację z tymi samymi warunkami początkowymi i mniejszą liczbą cząstek, aby sprawdzić, czy cechy w przebiegu o wyższej rozdzielczości były również widoczne w niższej rozdzielczości.

Millennium XXL

W 2010 roku przeprowadzono symulację „Millennium XXL” (MXXL), tym razem przy użyciu znacznie większego sześcianu (bok ma ponad 13 miliardów lat świetlnych) i 6720 3 cząstek, z których każda reprezentuje masę 7 miliardów razy większą od Słońca . MXXL obejmuje kosmologiczną objętość odpowiednio 216 i 27 000 razy większą niż pudła symulacyjne Millennium i MS-II. Symulację przeprowadzono na JUROPIE , jeden z 15 najlepszych superkomputerów na świecie w 2010 roku. Używał ponad 12 000 rdzeni przez równowartość 300 lat czasu procesora, 30 terabajtów pamięci RAM i generował ponad 100 terabajtów danych. Kosmologowie używają symulacji MXXL do badania rozmieszczenia galaktyk i halo ciemnej materii w bardzo dużych skalach oraz w jaki sposób powstały najrzadsze i najbardziej masywne struktury we wszechświecie.

Obserwatorium Biegu Milenijnego

W 2012 roku ruszył projekt Millennium Run Observatory (MRobs). MRObs to teoretyczne wirtualne obserwatorium, które integruje szczegółowe prognozy dla ciemnej materii (z symulacji Millennium) i dla galaktyk (z modeli półanalitycznych) z wirtualnym teleskopem w celu syntezy sztucznych obserwacji. Astrofizycy wykorzystują te wirtualne obserwacje do badania porównania przewidywań z symulacji Millennium z rzeczywistym wszechświatem, planowania przyszłych przeglądów obserwacyjnych oraz kalibrowania technik używanych przez astronomów do analizowania rzeczywistych obserwacji. Pierwszy zestaw wirtualnych obserwacji wykonanych przez MRObs został udostępniony społeczności astronomicznej do analizy za pośrednictwem portalu internetowego MRObs. Dostęp do wirtualnego wszechświata można również uzyskać za pomocą nowego narzędzia internetowego, przeglądarki MRObs, która umożliwia użytkownikom interakcję z relacyjną bazą danych Millennium Run, w której przechowywane są właściwości milionów halo ciemnej materii i ich galaktyk z projektu Millennium. Obecnie planowane są aktualizacje struktury MRObs i jej rozszerzenie na inne typy symulacji.

Zobacz też

Dalsza lektura

Linki zewnętrzne

Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Millennium_Run&oldid=1137774982 ”