眼见为实。在某些情况下，虚幻的世界也能帮助你意识到你所看到的东西。科学家们正在创造模拟宇宙，例如用暗物质模型、计算机生成的星系、准类星体和伪超新星，来更好地了解真实世界的观测结果。科学家们的目标是设想新的基于地球和太空的天空测量将如何观测宇宙，并帮助分析和解释这些调查所收集到的海量数据。
我们希望能够旗开得胜一旦我们得到真实的数据,”斯蒂芬·贝利说：物理学家美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室(伯克利实验室)的技术领导和经理为3 d sky-mapping项目数据系统称为暗能量光谱仪器,或者德,预计在2019年开始观察。几个DESI团队正在构建单独的模拟，这些模拟中包含了许多类型的DESI将会遇到的对象。这对DESI来说会是什么样子？DESI将会观察到的实际的光谱，或光线的特征是什么？我们必须确保模拟对象有正确的颜色和化学成分。
纽约锡耶纳学院(Siena College)的物理学助理教授约翰·胡卡塔斯(John Moustakas)也在研究DESI的模拟，他补充道：这很有挑战性，因为没有任何东西像DESI一样存在。这些计算机模型是由先前的调查和对宇宙的大规模模拟得出的，这些数据解释了包括暗物质在内的复杂的物理现象，这是一种未知的物质形式，与暗能量一起构成了宇宙中大约95%的质量和能量。
在最大程度上，模拟是基于真实物体的模型——从其他调查中提取出所有这些片段，也许在一个完美的世界里，这些都是纯理论模型，但我们不太了解星系，也无法做到这一点。即使有以前调查的数据，DESI将以不同的方式看待天空。必须提取所有这些测量中的所有仪器部件，以达到:这就是其他星系的本质。接下来科学家们必须弄清楚DESI的独特的仪器是如何看待它们的。
利用强大的超级计算机(包括伯克利实验室的国家能源研究科学计算中心(NERSC))创建和提炼的模拟对象和宇宙，必须最终考虑到地球的大气噪声、天气和光照条件，包括月亮的相位，这些都影响观测结果。DESI将在亚利桑那州Kitt Peak国家天文台的Nicholas u - 4米望远镜上进行操作。它将测量数以千万计的星系和其他物体的光，这些物体经过精心设计的5000个旋转机器人阵列——每个都指向一个目标空间物体上的光纤电缆。机器人阵列将会通过一系列物体进行循环，在我们宇宙的历史中窥视到110亿年前。
在德国的Julich超级计算机中心进行的这个千年- xxl模拟实验使用了12000个计算机核心——相当于大约300年的计算机处理时间。它产生了大约100兆兆字节的数据，这几乎和哈勃太空望远镜在第一个24年运行时在太空图像中传输的数据一样多。史密斯团队开发的模拟星系目录集中于DESI将要调查的三分之一的天空。目录显示了星系的聚类和“红移”——基于它们距离和运动的颜色——随时间变化而变化，并可能出现在DESI中。
由于宇宙膨胀，非常遥远的物体显得更红更暗。早期的模拟目录并没有解释这些红移的变化。有一些模拟的目录具有现实的特性，这很重要，这与我们认为实际调查的结果很相似。
他的团队的调查使用了一种叫做光环职业分布的方法，来模拟星系的平均数量和它们的亮度，这是基于“千禧xxl”的调查对暗物质分布的详细模拟。在暗物质模型中，物质在被称为光环的暗物质团中形成，星系被这些光环包裹着。Smith指出：在这些光环中星系的分布，以及在最新的目录中所包含的其他属性，都是从过去的调查收集的数据中获取的，包括斯隆数字天空调查和星系和大众汇编的调查。
目录中的星系被简化为它们的亮度，因为它将出现在DESI将扫描的波长带中。模拟的目录也用来模拟在天空条件下将成为目标的星系的类型，比如在太阳升起和日落的时候，或者当月亮在天空中更加明亮的时候。单独的模拟将解释较暗的观测条件。Smith指出：创建的模拟目录假定您可以非常精确地观察所有内容，因此需要添加额外的属性来模拟天气和其他效果。在Kitt Peak国家天文台收集的十年天气数据中，DESI的合作可以获得。
即使在DESI的调查开始后，协作科学家也将继续调整和改进模型。这是一个学习的组成部分，当开始观察事物时就会使用这些目标对象来建立更好的模型。
963/5000 DESI科学家指出，过度依赖模拟可能也是一个问题，因此观测将提供必要的现实检验。例如被称为类星体的超亮物体，是DESI的目标之一，特别难以模拟。不想太相信模拟，因为自然更严酷。正在引导其他实验;然后就可以自我引导了。
史密斯指出：要为更大规模的调查做准备，就需要有更详细准确的模型，以了解暗能量和重力的本质。要想让宇宙测量达到要求的高精度，就能把所有这些可行的模型区分开来，有更多更真实的模拟目录是非常重要的。
知识：科学无国界，博科园-科学科普
参考： 3-D Galaxy-mapping project enters construction phase
内容：“博科园”判定符合今主流科学
来自：劳伦斯伯克利国家实验室
编译：中子星
审校：博科园
解答：本文知识疑问可于评论区留言
传播：博科园
閱讀更多 科學之美 的文章
