Международная группа астрофизиков представила один из крупнейших наборов «виртуальных вселенных», созданных для изучения эволюции космоса. Проект получил название FLAMINGO и объединяет высокую детализацию формирования галактик в масштабах космологического времени с моделированием гигантских объемов пространства — на уровне миллиардов световых лет. Релиз проекта опубликован на портале arXiv.
Полный пакет FLAMINGO содержит 2,2 петабайта (2,5*1015 байт) данных. Составители учли следующие космологические события, процессы и объекты:
- Динамику реликтового излучения (радиационное охлаждение Вселенной);
- Звездообразование;
- Потерю массы звездами и, как следствие, их химическое обогащение;
- Обратную связь со сверхновыми;
- Обратную связь с активными ядрами галактик.
В набор данных входят снимки, каталоги галактик и их гало, карты световых конусов HEALPix для всего неба, спектры отдельных крупных объектов.
Такие расчеты позволяют одновременно отслеживать рост космических структур и учитывать сложную физику внутри галактик. Руководитель проекта из Лейденского университета Йооп Шайе сообщил, что симуляции дают возможность наблюдать формирование крупномасштабной структуры Вселенной и проверять различные космологические модели с точностью до долей процента.
Главная особенность нового набора данных — открытый доступ. Разработчики рассчитывают, что исследователи по всему миру смогут использовать «виртуальные вселенные» для проверки гипотез о темной материи, темной энергии и механизмах формирования галактик.
Почему ученым понадобились цифровые копии Вселенной
Изучать космос напрямую сложно: наблюдения ограничены временем и чувствительностью телескопов. Компьютерные симуляции позволяют «проигрывать» миллиарды лет эволюции и сравнивать результат с реальными данными. Новый проект как раз соединяет два ранее раздельных подхода — детальную физику галактик и огромные космологические объемы.
В отличие от более узкоспециализированных моделей, сосредоточенных на отдельных галактиках, FLAMINGO моделирует гигантские области пространства, что делает его удобным инструментом для прецизионной космологии. Исследователи смогут проверять влияние темной энергии, уточнять параметры стандартной космологической модели и искать расхождения с наблюдениями.
Что это меняет для науки
Появление таких наборов данных ускоряет исследования: вместо запуска новых дорогих расчетов ученые могут анализировать уже готовые «вселенные». Это особенно важно на фоне роста объема наблюдений от телескопов нового поколения, включая космические обсерватории, которые фиксируют миллионы галактик.
Похожие подходы уже применялись ранее. Например, проект UniverseMachine генерировал миллионы моделей Вселенной для изучения эволюции галактик на протяжении 13 млрд лет, позволяя сопоставлять симуляции с наблюдениями.
Еще одна тенденция — усложнение физики моделей. Новые симуляции все достовернее учитывают холодный газ, космическую пыль и процессы звездообразования, что делает виртуальные галактики похожими на реальные наблюдения, включая данные космического телескопа James Webb и обсерватории ALMA в Чили — признанных лидеров исследования дальнего космоса соответственно в инфракрасном и радиодиапазонах.
Открытый доступ к наборам данных такого масштаба может значительно ускорить научный прогресс. Мы стремимся предоставить ресурс, который будет поддерживать широкий спектр астрофизических исследований.
Матье Шаллер
О том, как китайский астроном смоделировал in silico поведение «пульсаров-прогульщиков», читайте в публикации Hi-Tech Mail.
Источник: hi-tech.mail.ru