Прославленный проект
| Часть серии о |
| Физическая космология |
|---|
 |
Проект Illustris представляет собой продолжающуюся серию астрофизических симуляций, проводимых международным сотрудничеством ученых. [1] Целью является изучение процессов формирования и эволюции галактик во Вселенной с помощью комплексной физической модели. Первые результаты были описаны в ряде публикаций. [2] [3] [4] после широкого освещения в прессе. [5] [6] [7] В апреле 2015 года проект публично опубликовал все данные, полученные в результате моделирования. Ключевыми разработчиками моделирования Illustris были Фолькер Спрингель (Институт астрофизики Макса Планка) и Марк Фогельсбергер (Массачусетский технологический институт). Система моделирования Illustris и модель формирования галактик использовались для широкого спектра дополнительных проектов, начиная с Auriga и IllustrisTNG (оба 2017 г.), а затем Thesan (2021 г.), MillenniumTNG (2022 г.) и TNG-Cluster (2023 г.).
Прославленный симулятор
[ редактировать ]Обзор
[ редактировать ]Оригинальный проект Illustris был реализован Марком Фогельсбергером. [8] и соавторами как первое крупномасштабное применение нового кода Арепо Фолькера Спрингеля для формирования галактик. [9]
Проект Illustris включал крупномасштабное космологическое моделирование эволюции Вселенной , охватывающее начальные условия Большого взрыва и до наших дней, 13,8 миллиарда лет спустя. Моделирование, основанное на наиболее точных данных и расчетах, доступных в настоящее время, сравнивается с фактическими данными наблюдаемой Вселенной , чтобы лучше понять природу Вселенной , включая формирование галактик , темную материю и темную энергию . [5] [6] [7]
Моделирование включало множество физических процессов, которые считаются критически важными для формирования галактик. К ним относятся образование звезд и последующая «обратная связь» из-за взрывов сверхновых, а также образование сверхмассивных черных дыр, потребление ими близлежащего газа и множественные режимы энергетической обратной связи. [1] [4] [10]
Изображения, видео и другие визуализации данных для публичного распространения доступны на официальной странице СМИ .
Вычислительные аспекты
[ редактировать ]Основное моделирование Illustris выполнялось на суперкомпьютере Curie в CEA (Франция) и суперкомпьютере SuperMUC в Вычислительном центре Лейбница (Германия) . [1] [11] Всего потребовалось 19 миллионов процессорных часов при использовании 8192 ядер процессора . [1] Пиковое использование памяти составило примерно 25 ТБ ОЗУ. [1] Всего в ходе моделирования было сохранено 136 снимков общим объемом данных более 230 ТБ. [2]
Для запуска моделирования Illustris использовался код под названием «Arepo». Его написал Фолькер Спрингел, тот же автор, что и код GADGET . Название происходит от площади Сатор . Этот код решает связанные уравнения гравитации и гидродинамики, используя дискретизацию пространства на основе движущейся мозаики Вороного . Он оптимизирован для работы на больших суперкомпьютерах с распределенной памятью с использованием подхода MPI .
Публикация данных
[ редактировать ]В апреле 2015 года (через одиннадцать месяцев после публикации первых статей) команда проекта публично опубликовала все продукты данных всех симуляций. [12] Все исходные файлы данных можно загрузить напрямую через веб-страницу выпуска данных . Сюда входят групповые каталоги отдельных гало и субгало, деревья слияний, отслеживающие эти объекты во времени, полные данные о частицах в 135 различных моментах времени, а также различные дополнительные каталоги данных. Помимо прямой загрузки данных, веб-API позволяет поиска и извлечения данных выполнять многие распространенные задачи без необходимости доступа к полным наборам данных.
Немецкая почтовая марка
[ редактировать ]В декабре 2018 года симулятор Illustris был отмечен Deutsche Post специальной серии маркой .
Знаменитые спин-офф проекты
[ редактировать ]Система моделирования Illustris использовалась в широком спектре дополнительных проектов, посвященных конкретным научным вопросам. ИллюстристТНГ: Проект IllustrisTNG , «следующее поколение», продолжение оригинального моделирования Illustris, был впервые представлен в июле 2017 года. Команда ученых из Германии и США под руководством профессора Фолькера Шрингеля . [13] Во-первых, была разработана новая физическая модель, которая, среди прочего, включала в себя магнитогидродинамику и планировала три моделирования, в которых использовались разные объемы с разным разрешением. Промежуточное моделирование (TNG100) было эквивалентно исходному моделированию Illustris. В отличие от Illustris, он запускался на машине Hazel Hen в Центре высокопроизводительных вычислений в Штутгарте, Германия. Было задействовано до 25 000 компьютерных ядер. В декабре 2018 года данные моделирования от IllustrisTNG были опубликованы. Служба данных включает интерфейс JupyterLab . Аурига: Проект Аурига состоит из масштабного моделирования гало темной материи, подобных Млечному Пути, с высоким разрешением, чтобы понять формирование нашей галактики Млечный Путь. Тесан: Проект Thesan представляет собой версию IllustrisTNG с переносом излучения, предназначенную для исследования эпохи реионизации. МиллениумТНГ: MillenniumTNG использует модель формирования галактик IllustrisTNG в большем космологическом объеме для исследования массивного конца функции массы гало и получения подробных прогнозов космологических зондов. ТНГ-кластер: Набор моделей скоплений галактик с высоким разрешением.
Галерея
[ редактировать ]
Марка Почтовой службы Германии в честь моделирования Illustris (2018 г.)
Галактики, предсказанные с помощью моделирования Illustris
IllustrisTNG: продолжение моделирования Illustris
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с д и Персонал (14 июня 2014 г.). «Моделирование Illustris — на пути к предсказательной теории формирования галактик» . Проверено 16 июля 2014 г.
- ^ Jump up to: а б Фогельсбергер, Марк; Генель, Шай; Спрингель, Волкер; Торри, Пол; Сиджаки, Дебора ; Сюй, Дандан; Снайдер, Грег; Нельсон, Дилан; Эрнквист, Ларс (14 мая 2014 г.). «Представляем проект Illustris: моделирование совместной эволюции темной и видимой материи во Вселенной» . Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 444 (2): 1518–1547. arXiv : 1405.2921 . Бибкод : 2014MNRAS.444.1518V . дои : 10.1093/mnras/stu1536 . S2CID 16470101 .
- ^ Генель, Шай; Фогельсбергер, Марк; Спрингель, Волкер; Сиджаки, Дебора ; Нельсон, Дилан; Снайдер, Грег; Родригес-Гомес, Висенте; Торри, Пол; Эрнквист, Ларс (15 мая 2014 г.). «Моделирование Illustris: эволюция населения галактик в космическом времени» . Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 445 (1): 175–200. arXiv : 1405.3749 . Бибкод : 2014MNRAS.445..175G . дои : 10.1093/mnras/stu1654 . S2CID 18372674 .
- ^ Jump up to: а б Фогельсбергер, М.; Генель, С.; Спрингель, В.; Торри, П.; Сиджаки, Д. ; Сюй, Д.; Снайдер, Г.; Берд, С.; Нельсон, Д.; Хернквист, Л. (8 мая 2014 г.). «Свойства галактик, воспроизведенные методом гидродинамического моделирования». Природа . 509 (7499): 177–182. arXiv : 1405.1418 . Бибкод : 2014Natur.509..177V . дои : 10.1038/nature13316 . ПМИД 24805343 . S2CID 4400772 .
- ^ Jump up to: а б Агилар, Дэвид А.; Пуллиам, Кристина (7 мая 2014 г.). «Астрономы создают первую реалистичную виртуальную вселенную - выпуск №: 2014-10» . Гарвард-Смитсоновский центр астрофизики . Проверено 16 июля 2014 г.
- ^ Jump up to: а б До свидания, Деннис (16 июля 2014 г.). «В поисках теневой вселенной» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 16 июля 2014 г.
- ^ Jump up to: а б Немиров Р.; Боннелл, Дж., ред. (12 мая 2014 г.). «Иллюстрация моделирования Вселенной» . Астрономическая картина дня . НАСА . Проверено 16 июля 2014 г.
- ^ «Физический факультет МТИ» . web.mit.edu . Проверено 22 ноября 2018 г.
- ^ Фогельсбергер, Марк; Сиджаки, Дебора ; Кереш, Душан; Спрингель, Волкер; Эрнквист, Ларс (5 сентября 2012 г.). «Космология движущейся сетки: численные методы и глобальная статистика» . Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 425 (4): 3024–3057. arXiv : 1109.1281 . Бибкод : 2012MNRAS.425.3024V . дои : 10.1111/j.1365-2966.2012.21590.x . ISSN 0035-8711 . S2CID 118472303 .
- ^ Фогельсбергер, Марк; Генель, Шай; Сиджаки, Дебора ; Торри, Пол; Спрингель, Волкер; Эрнквист, Ларс (23 октября 2013 г.). «Модель для космологического моделирования физики формирования галактик» . Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 436 (4): 3031–3067. arXiv : 1305.2913 . Бибкод : 2013МНРАС.436.3031В . дои : 10.1093/mnras/stt1789 . ISSN 1365-2966 . S2CID 119200587 .
- ^ Манн, Адам (7 мая 2014 г.). «Суперкомпьютеры моделируют Вселенную с беспрецедентной детализацией» . Проводной . Проверено 18 июля 2014 г.
- ^ Нельсон, Д.; Пиллепич, А.; Генель, С.; Фогельсбергер, М.; Спрингель, В.; Торри, П.; Родригес-Гомес, В.; Сиджаки, Д. ; Снайдер, Г.Ф.; Гриффен, Б.; Мариначчи, Ф.; Блеча, Л.; Продажи, Л.; Сюй, Д.; Хернквист, Л. (14 мая 2014 г.). «Моделирование Illustris: выпуск общедоступных данных». Астрономия и вычислительная техника . 13 :12–37. arXiv : 1504.00362 . Бибкод : 2015A&C....13...12N . дои : 10.1016/j.ascom.2015.09.003 . S2CID 30423372 .
- ^ «Сотрудники | Институт астрофизики Макса Планка» . www.mpa-garching.mpg.de . Проверено 22 ноября 2018 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Официальный сайт
- Пресс-релиз - Центр Астрофизики | Гарвард и Смитсоновский институт (7 мая 2014 г.).
- Видео (06:44) - Симулятор "Иллюстрис" на YouTube - Иллюстрис-Проект (6 мая 2014 г.).
- Видео (86:49) — «Поиски жизни во Вселенной» на YouTube — НАСА (14 июля 2014 г.)
- «Моделирование галактик наконец-то соответствует реальности и дает удивительное представление о космической эволюции» . Наука . - статья, содержащая сравнительную таблицу различных проектов моделирования
