Миллениум Бег

« Забег тысячелетия» , или «Симуляция тысячелетия» (имеется в виду его размер). ^[1]^[2]) — это компьютерное моделирование N-тел, используемое для исследования того, как распределение материи во Вселенной развивалось с течением времени, в частности, как сформировалась наблюдаемая популяция галактик. Он используется учеными, работающими в области физической космологии, для сравнения наблюдений с теоретическими предсказаниями .

Обзор

Основной научный метод проверки теорий в космологии — оценить их последствия для наблюдаемых частей Вселенной. Одним из наблюдательных свидетельств является распределение материи, включая галактики и межгалактический газ, которое наблюдается сегодня. Свет , излучаемый более удаленной материей, должен путешествовать дольше, чтобы достичь Земли , а это означает, что смотреть на далекие объекты — все равно, что смотреть дальше во времени . Это означает, что эволюцию во времени распределения материи во Вселенной также можно наблюдать напрямую.

Модель Millennium Simulation была запущена в 2005 году Консорциумом Virgo , международной группой астрофизиков из Германии , Великобритании , Канады , Японии и США . Оно начинается в эпоху, когда было излучено космическое микроволновое излучение , примерно через 379 000 лет после возникновения Вселенной. Космическое фоновое излучение изучается с помощью спутниковых экспериментов , а наблюдаемые неоднородности космического фона служат отправной точкой для наблюдения за эволюцией соответствующего распределения вещества. предсказания моделирования относительно образования галактик и черных дыр Используя физические законы, которые, как ожидается, будут соблюдаться в известных на данный момент космологиях, и упрощенные представления астрофизических процессов, наблюдаемых в реальных галактиках, позволяется эволюционировать начальному распределению материи, и записываются .

После завершения моделирования «Бега тысячелетия» в 2005 году на основе его сохраненных результатов была построена серия все более сложных и более точных моделей формирования населения галактики, которые стали общедоступными через Интернет. Помимо улучшения трактовки астрофизики формирования галактик, в последних версиях были скорректированы параметры базовой космологической модели, чтобы отразить меняющиеся представления об их точных значениях. На сегодняшний день (середина 2018 года) более 950 опубликованных статей использовали данные «Забега тысячелетия», что делает его, по крайней мере, по этому показателю, самым впечатляющим астрофизическим моделированием всех времен. ^[3]

Размер моделирования

Согласно первым научным результатам, опубликованным 2 июня 2005 года, Millennium Simulation проследила 2160 ³или чуть более 10 миллиардов «частиц». Это не частицы в смысле физики элементарных частиц — каждая «частица» представляет примерно миллиард солнечных масс материи темной . ^[1] Смоделированная область пространства представляла собой куб около 2 миллиардов световых лет . длиной ^[1] Этот объем был населен примерно 20 миллионами «галактик». Суперкомпьютер , расположенный в Гархинге выполнял моделирование, в котором использовалась версия кода GADGET , Германия , более месяца . Для результатов моделирования потребовалось около 25 терабайт памяти. ^[4]

Первые результаты

Слоановский цифровой обзор неба бросил вызов нынешнему пониманию космологии, обнаружив кандидатов в черные дыры в очень ярких квазарах на больших расстояниях. Это означало, что они были созданы гораздо раньше, чем предполагалось изначально. Успешно создав квазары в ранние времена, Millennium Simulation продемонстрировала, что эти объекты не противоречат нашим моделям эволюции Вселенной.

Миллениум II

В 2009 году та же группа провела моделирование «Миллениум II» (MS-II) на меньшем кубе (около 400 миллионов световых лет по стороне) с тем же количеством частиц, но каждая частица представляет 6,9 миллиона солнечных масс. Это довольно сложная численная задача, поскольку разделение вычислительной области между процессорами становится сложнее при наличии плотных сгустков материи. MS-II использовала 1,4 миллиона часов процессора на 2048 ядрах (т.е. около месяца) на компьютере Power-6 в Гархинге; Также было проведено моделирование с теми же начальными условиями и меньшим количеством частиц, чтобы проверить, что особенности в прогоне с более высоким разрешением также наблюдаются при более низком разрешении.

Миллениум XXL

В 2010 году было проведено моделирование «Миллениум XXL» (MXXL), на этот раз с использованием гораздо большего куба (с длиной стороны более 13 миллиардов световых лет) и 6720 ³ частицы, каждая из которых в 7 миллиардов раз превышает массу Солнца. MXXL занимает космологический объем, в 216 и 27 000 раз превышающий размеры модулей моделирования Millennium и MS-II соответственно. Моделирование проводилось на JUROPA , одном из 15 лучших суперкомпьютеров в мире в 2010 году. Он использовал более 12 000 ядер, что эквивалентно 300 годам процессорного времени, 30 терабайт оперативной памяти и генерировал более 100 терабайт данных. ^[5] Космологи используют моделирование MXXL для изучения распределения галактик и гало темной материи в очень больших масштабах, а также того, как возникли самые редкие и массивные структуры во Вселенной.

Обсерватория Миллениум Ран

В 2012 году был запущен проект «Обсерватория Миллениум Ран» (MRObs). MRObs — это теоретическая виртуальная обсерватория, которая объединяет подробные предсказания темной материи (на основе моделирования «Миллениум») и галактик (на основе полуаналитических моделей) с виртуальным телескопом для синтеза искусственных наблюдений. Астрофизики используют эти виртуальные наблюдения для изучения того, как предсказания моделирования «Миллениума» соотносятся с реальной Вселенной, для планирования будущих наблюдательных исследований и для калибровки методов, используемых астрономами для анализа реальных наблюдений. Первый набор виртуальных наблюдений, произведенных MRObs, был предоставлен астрономическому сообществу для анализа через веб-портал MRObs. Доступ к виртуальной вселенной также можно получить через новый онлайн-инструмент — браузер MRObs, который позволяет пользователям взаимодействовать с реляционной базой данных Millennium Run, где хранятся свойства миллионов гало темной материи и их галактик из проекта Millennium. В настоящее время планируются обновления платформы MRObs и ее расширение для других типов моделирования.

См. также

Ссылки

^ Перейти обратно: ^а ^б ^с Спрингель, Волкер; и др. (2005). «Моделирование формирования, эволюции и кластеризации галактик и квазаров» (PDF) . Природа . 435 (7042): 629–636. arXiv : astro-ph/0504097 . Бибкод : 2005Natur.435..629S . дои : 10.1038/nature03597 . hdl : 2027.42/62586 . ПМИД 15931216 . S2CID 4383030 .
^ «MPA :: Основные моменты текущих исследований :: август 2004 г.» . Проверено 28 мая 2009 г.
^ «Общественная страница Millennium Simulation» . Проверено 15 февраля 2017 г.
^ «Симуляция тысячелетия — самая большая когда-либо модель Вселенной» . Проверено 28 мая 2009 г.
^ «Проект Миллениум-XXL: моделирование населения галактик во вселенных темной энергии» . Проверено 2 июля 2013 г.

Дальнейшее чтение

Спрингель, Волкер; и др. (2005). «Моделирование формирования, эволюции и кластеризации галактик и квазаров» (PDF) . Природа . 435 (7042): 629–636. arXiv : astro-ph/0504097 . Бибкод : 2005Natur.435..629S . дои : 10.1038/nature03597 . hdl : 2027.42/62586 . ПМИД 15931216 . S2CID 4383030 .
Бойлан-Колчин, Майкл; и др. (2009). «Решение формирования космической структуры с помощью моделирования тысячелетия-II». Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 398 (3): 1150–116?. arXiv : 0903.3041 . Бибкод : 2009MNRAS.398.1150B . дои : 10.1111/j.1365-2966.2009.15191.x . S2CID 9703617 .
Ангуло, Рауль; и др. (2012). «Масштабные соотношения для скоплений галактик в моделировании Millennium-XXL». Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 426 (3): 2046–2062. arXiv : 1203.3216 . Бибкод : 2012МНРАС.426.2046А . дои : 10.1111/j.1365-2966.2012.21830.x . S2CID 53692799 .
Оверсье, Родерик; и др. (2012). «Обсерватория Миллениум-Ран: Первый свет». Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 428 (1): 778–803. arXiv : 1206.6923 . Бибкод : 2013MNRAS.428..778O . дои : 10.1093/mnras/sts076 . S2CID 119219960 .
Лемсон, Джерард; Консорциум Девы (2006). «Истории формирования гало и галактик на основе моделирования тысячелетия: публичный выпуск базы данных, ориентированной на VO и допускающей SQL-запросы, для изучения эволюции галактик в космогонии LambdaCDM» . arXiv : astro-ph/0608019 . Бибкод : 2006astro.ph..8019L . {{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется |journal= ( помощь )

Внешние ссылки

[short_nature_paper-1] Перейти обратно: ^а ^б ^с Спрингель, Волкер; и др. (2005). «Моделирование формирования, эволюции и кластеризации галактик и квазаров» (PDF) . Природа . 435 (7042): 629–636. arXiv : astro-ph/0504097 . Бибкод : 2005Natur.435..629S . дои : 10.1038/nature03597 . hdl : 2027.42/62586 . ПМИД 15931216 . S2CID 4383030 .

[arx_3-2] «MPA :: Основные моменты текущих исследований :: август 2004 г.» . Проверено 28 мая 2009 г.

[3] «Общественная страница Millennium Simulation» . Проверено 15 февраля 2017 г.

[4] «Симуляция тысячелетия — самая большая когда-либо модель Вселенной» . Проверено 28 мая 2009 г.

[5] «Проект Миллениум-XXL: моделирование населения галактик во вселенных темной энергии» . Проверено 2 июля 2013 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]