宇宙是如何诞生的?科学家:超级计算机创造了最精确的宇宙模拟,

自古以来,哲学家和学者就一直在试图确定宇宙是如何开始的。随着现代天文学的诞生,宇宙学在超级计算的帮助下,已经能够进行模拟。科学家通过模拟,向我们展示了宇宙中最初的恒星和星系是如何形成的,以及在数十亿年的时间里如何演化。

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最全面完整的研究是“插图”模拟,它研究了过去130亿年间星系形成的过程。为了打破他们自己的记录,这个团队最近开始进行新一代的模拟。目前第一轮的最新发现已经发布,预计还会有更多的发现。插图团队由海德堡理论研究所的研究人员、马-普朗克天体物理学和天文学研究所、麻省理工学院、哈佛大学和纽约计算天体物理学中心组成。

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本次模拟使用的是德国的超级计算机,据了解这有助于验证和扩展现有实验,了解宇宙的早期阶段。研究团队将方程式(如广义相对论的理论)和来自现代观测的数据转化为一个巨大的计算立方体。对于一些未知现象,如恒星形成和黑洞的生长,研究人员则通过观测到的结果进行合理假设,然后用数值模型来模拟宇宙的运动。

与之前的模拟相比,这次的模拟是在三个不同的分辨率下组成了3个不同的宇宙,并对磁场进行了更精确的计算,从而提高了准确度。同时本次模拟还加入了最新的黑洞物理学演化,包括超大质量黑洞和星系演化之间的关联证据。超大质量黑洞以辐射和粒子喷射的形式发出大量的能量,这对星系中的恒星形成有显著的影响。

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研究小组认为这是迄今为止最精确的模拟。但他们同时指出,如果超级计算机的发展继续下去,未来的模拟可能会更加精确。下一代系统的增强将使我们能够以更高的分辨率模拟宇宙的大容量,而大体积对于我们理解宇宙的大尺度结构来说是重要的。

由于GCS工作人员的广泛支持,使这一最新的模拟也成为可能,他们协助研究小组处理与他们的编码有关的事项。这也是由来自世界各地的研究人员共同努力的结果。它显示了应用研究和理论研究之间的合作是如何进行的,从而带来更好的结果。


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