Ученые создали самое большое и точное виртуальное изображение Вселенной на сегодняшний день. Международная группа ученых под руководством Хельсинкского университета использовала суперкомпьютерное моделирование, чтобы воссоздать всю эволюцию космоса, от Большого взрыва до наших дней.
Симуляция под названием SIBELIUS-DARK является частью проекта «Симуляции за пределами локальной вселенной» (SIBELIUS) и на сегодняшний день является самой крупной и всеобъемлющей симуляцией вселенной. Во время расчетов команда тщательно сравнила виртуальную вселенную с данными наблюдений, чтобы найти правильные местоположения и свойства виртуальных аналогий известных структур.
Одним из открытий было то, что наш локальный срез Вселенной может быть несколько необычным, поскольку моделирование предсказывало в среднем меньше галактик, чем наблюдается. Хотя уровень этой плотности не считается проблемой для стандартной модели космологии, он может иметь последствия для того, как мы интерпретируем информацию из обзоров галактик.
Моделирование SIBELIUS-DARK охватывает территорию на расстоянии до 600 миллионов световых лет от Земли и представлено более чем 130 миллиардами смоделированных «частиц», что требует совместной работы многих тысяч компьютеров в течение нескольких недель и получения больших объемов данных. Моделирование проводилось на машине DiRAC COSmology MAchine (COSMA), управляемой Институтом вычислительной космологии Даремского университета.
В космологическом моделировании ученые использовали соответствующие физические уравнения для описания эволюции темной материи и космического газа на протяжении всей жизни Вселенной. Темная материя, которая является гипотетической формой материи, которая, как считается, составляет большое количество всей материи во Вселенной, первоначально собирается в маленькие комки, называемые гало, и окружающий газ под действием гравитации притягивается к этим комкам, в конечном итоге разделяясь на звезды. , образующие галактики. Со временем ореолы становятся достаточно большими, чтобы вместить такие галактики, как наш Млечный Путь.
За последние 20 лет космологи разработали так называемую «Стандартная модель» космологии — то есть модель «холодной темной материи», — которая объясняет множество наблюдаемых астрономических данных, включая количество и пространственное распределение галактик, которые мы наблюдаем сегодня вокруг нас. При моделировании виртуальной вселенной из холодной темной материи большинство космологов придерживаются «типичной» или случайной структуры, которая похожа на нашу наблюдаемую вселенную, но только в статистическом смысле. В моделировании SIBELIUS-DARK используется другой подход. Благодаря использованию передовых генеративных компьютерных алгоритмов симуляции ограничены воспроизведением нашей конкретной области Вселенной.
Это означает, что симуляция воссоздает знакомые структуры в нашей Локальной Вселенной, такие как скопления галактик Дева, Коса и Персей, «Великая стена» и «Локальная пустота» — наше космическое окружение. В центре симуляции находится пара галактик, являющихся виртуальным аналогом нашей галактики, Млечного Пути, и нашей массивной ближайшей соседки Андромеды.
.Приведенная выше карта, простирающаяся более чем на 600 миллионов световых лет сбоку, показывает, что наш Млечный Путь расположен на краю Скопления галактик Девы, которое связано с Великим Аттрактором — еще более крупной группой галактик. . Также поблизости находятся массивное скопление Береники (Кома) и обширное сверхскопление Персей-Рыбы (Персей-Рыбы). И наоборот, мы также находимся на краю обширной области, почти пустой от галактик, известной как Местная пустота. Отталкивающее давление Местной Пустоты в сочетании с гравитационным притяжением к увеличенной плотности галактик на другой стороне неба частично объясняет загадочно высокую скорость нашей галактики по сравнению с космическим микроволновым фоном.
Чтобы исследовать локальную вселенную, определенную Cosmicflows-3 для себя, мы приглашаем вас масштабировать и вращать эту интерактивную визуализацию , в которой орбиты галактик, группы галактик и скопления галактик, рассчитанные с помощью NAM (метод численного действия), перекрывают области с одинаковой плотностью в Локальная пустота. Указатель закреплен в текущем местоположении Млечного Пути.
Тот факт, что мы можем воссоздать эти знакомые структуры, обеспечивает убедительную поддержку стандартной модели холодной темной материи и подтверждает, что мы на правильном пути к пониманию эволюции всей Вселенной. Благодаря этому мы на шаг ближе к пониманию природы всего космоса. Этот проект обеспечивает важный мост между десятилетиями теории и астрономическими наблюдениями.