有人用超級電腦模擬了 800 萬個虛擬宇宙

平行宇宙是否存在,我們仍不能確定,但人類已經開始自己模擬宇宙了,而且一下就來了 800 萬個。亞利桑那大學助理教授 Peter Behroozi 帶著團隊,用電腦模擬了 800 萬個虛擬宇宙,其中包含了 1200 萬個銀河系。

 

一般情況下,科學家只能透過現有照片等資料研究推斷宇宙演變的規律,而 Behroozi 的「UniverseMachine(宇宙機器)」專案,則為學者提供一個驗證理論的機會。

圖片來源:亞利桑那大學

簡單來說,Behroozi 將過去 20 年來已存在的宇宙演變理論輸入電腦,並根據它們模擬出一個個「Ex-Machina」宇宙,觀察著,如果按這套規律,那宇宙從從大爆炸(Big Bang)後四億年開始到現在,是否發展成了我們現實生活中宇宙的模樣。

每個「Ex-Machina」宇宙都會經過一系列測試,用於估量虛擬宇宙中的銀河系和我們實際宇宙情況有多相似。(結果是)那些和我們最相似的宇宙,都遵循類似的底層物理規則,展示出一個非常強大的研究銀河系形成的方法。

亞利桑那大學在官方新聞稿中寫道。同時,這個項目也發現了一些現有理論衝突的現象。

隨著我們回到越來越早的宇宙,我們預期暗物質的密度會更高,而氣體的溫度也會變得越來越高,這並不利於恆星的形成。
因此,我們原本認為很多銀河系在早期的宇宙中,很長一段時間就應該已經停止形成恆星。
我們發 現卻與之相反:特定規模的銀河系更有可能高效形成恆星。

獲得這個發現後,研究團隊回頭對那些模擬宇宙進行多次微調,直至它們終於往和我們現實宇宙的樣子演變。

換言之,我們由此總結,早期銀河系形成恆星的效率比我們想像的要高。
這也意味著,由超級黑洞和恆星爆炸所創造的能量在扼殺恆星形成的效率比我們理論預測的要低。

據 Behroozi 介紹,單單是要模擬一個銀河系所需的運算能力,「地球上所有電腦加起來,花上一百年都沒法做到…… 更別說 1200 萬個」。這次研究團隊找到了一種創新的方式,以避免這般龐大的運算工作量。但和我們宇宙可能存在的上千億個銀河系相比,1200 萬仍是非常小的一部分。

亞利桑那大學高性能電腦群,圖片來源:亞利桑那大學

不過,這次研究也已經是結合了來自 NASA 艾姆斯研究中心、德國的 Leibniz-Rechenzentrum 和亞利桑那大學高性能電腦群的資源,合計有 2000 多個處理器同時運算了 3 周才得出研究結果。

研究論文 《UNIVERSEMACHINE: The Correlation between Galaxy Growth and Dark Matter Halo Assembly from z = 0-10》發佈在《皇家天文學會月刊通報》上。

  • 本文授權轉載自ifanr

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