眼見為實。在某些情況下，虛幻的世界也能幫助你意識到你所看到的東西。科學家們正在創造模擬宇宙，例如用暗物質模型、計算機生成的星系、準類星體和偽超新星，來更好地瞭解真實世界的觀測結果。科學家們的目標是設想新的基於地球和太空的天空測量將如何觀測宇宙，並幫助分析和解釋這些調查所收集到的海量數據。
我們希望能夠旗開得勝一旦我們得到真實的數據,”斯蒂芬·貝利說：物理學家美國能源部勞倫斯伯克利國家實驗室(伯克利實驗室)的技術領導和經理為3 d sky-mapping項目數據系統稱為暗能量光譜儀器,或者德,預計在2019年開始觀察。幾個DESI團隊正在構建單獨的模擬，這些模擬中包含了許多類型的DESI將會遇到的對象。這對DESI來說會是什麼樣子？DESI將會觀察到的實際的光譜，或光線的特徵是什麼？我們必須確保模擬對象有正確的顏色和化學成分。
紐約錫耶納學院(Siena College)的物理學助理教授約翰·胡卡塔斯(John Moustakas)也在研究DESI的模擬，他補充道：這很有挑戰性，因為沒有任何東西像DESI一樣存在。這些計算機模型是由先前的調查和對宇宙的大規模模擬得出的，這些數據解釋了包括暗物質在內的複雜的物理現象，這是一種未知的物質形式，與暗能量一起構成了宇宙中大約95%的質量和能量。
在最大程度上，模擬是基於真實物體的模型——從其他調查中提取出所有這些片段，也許在一個完美的世界裡，這些都是純理論模型，但我們不太瞭解星系，也無法做到這一點。即使有以前調查的數據，DESI將以不同的方式看待天空。必須提取所有這些測量中的所有儀器部件，以達到:這就是其他星系的本質。接下來科學家們必須弄清楚DESI的獨特的儀器是如何看待它們的。
利用強大的超級計算機(包括伯克利實驗室的國家能源研究科學計算中心(NERSC))創建和提煉的模擬對象和宇宙，必須最終考慮到地球的大氣噪聲、天氣和光照條件，包括月亮的相位，這些都影響觀測結果。DESI將在亞利桑那州Kitt Peak國家天文臺的Nicholas u - 4米望遠鏡上進行操作。它將測量數以千萬計的星系和其他物體的光，這些物體經過精心設計的5000個旋轉機器人陣列——每個都指向一個目標空間物體上的光纖電纜。機器人陣列將會通過一系列物體進行循環，在我們宇宙的歷史中窺視到110億年前。
在德國的Julich超級計算機中心進行的這個千年- xxl模擬實驗使用了12000個計算機核心——相當於大約300年的計算機處理時間。它產生了大約100兆兆字節的數據，這幾乎和哈勃太空望遠鏡在第一個24年運行時在太空圖像中傳輸的數據一樣多。史密斯團隊開發的模擬星系目錄集中於DESI將要調查的三分之一的天空。目錄顯示了星系的聚類和“紅移”——基於它們距離和運動的顏色——隨時間變化而變化，並可能出現在DESI中。
由於宇宙膨脹，非常遙遠的物體顯得更紅更暗。早期的模擬目錄並沒有解釋這些紅移的變化。有一些模擬的目錄具有現實的特性，這很重要，這與我們認為實際調查的結果很相似。
他的團隊的調查使用了一種叫做光環職業分佈的方法，來模擬星系的平均數量和它們的亮度，這是基於“千禧xxl”的調查對暗物質分佈的詳細模擬。在暗物質模型中，物質在被稱為光環的暗物質團中形成，星系被這些光環包裹著。Smith指出：在這些光環中星系的分佈，以及在最新的目錄中所包含的其他屬性，都是從過去的調查收集的數據中獲取的，包括斯隆數字天空調查和星系和大眾彙編的調查。
目錄中的星系被簡化為它們的亮度，因為它將出現在DESI將掃描的波長帶中。模擬的目錄也用來模擬在天空條件下將成為目標的星系的類型，比如在太陽昇起和日落的時候，或者當月亮在天空中更加明亮的時候。單獨的模擬將解釋較暗的觀測條件。Smith指出：創建的模擬目錄假定您可以非常精確地觀察所有內容，因此需要添加額外的屬性來模擬天氣和其他效果。在Kitt Peak國家天文臺收集的十年天氣數據中，DESI的合作可以獲得。
即使在DESI的調查開始後，協作科學家也將繼續調整和改進模型。這是一個學習的組成部分，當開始觀察事物時就會使用這些目標對象來建立更好的模型。
963/5000 DESI科學家指出，過度依賴模擬可能也是一個問題，因此觀測將提供必要的現實檢驗。例如被稱為類星體的超亮物體，是DESI的目標之一，特別難以模擬。不想太相信模擬，因為自然更嚴酷。正在引導其他實驗;然後就可以自我引導了。
史密斯指出：要為更大規模的調查做準備，就需要有更詳細準確的模型，以瞭解暗能量和重力的本質。要想讓宇宙測量達到要求的高精度，就能把所有這些可行的模型區分開來，有更多更真實的模擬目錄是非常重要的。
知識：科學無國界，博科園-科學科普
參考： 3-D Galaxy-mapping project enters construction phase
內容：“博科園”判定符合今主流科學
來自：勞倫斯伯克利國家實驗室
編譯：中子星
審校：博科園
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