Задіявши суперкомп'ютер Tachyon, що посів 37-ме місце в переліку найпотужніших обчислювальних систем, корейські астрофізики провели N-частинкове моделювання з використанням 374 млрд частинок, розподілених у величезному об'ємі.
Група корейських астрофізиків завершила космологічне , яке за своїми масштабами перевершило всі раніше реалізовані проєкти такого типу.
Згідно із сучасною теорією, панівне становище у Всесвіті посідають холодна темна матерія й темна енергія, а на баріони припадає лише невелика частина загального запасу речовини та енергії. Структурні елементи Всесвіту в цій моделі формуються поступово, у напрямку від менших об'єктів до більших: спочатку темна матерія утворює невеликі гало, а вони потім притягують додаткові обсяги матерії й об'єднуються одне з одним, збільшуючись у розмірах. Великі гало стають центрами зростання галактик.
Такий сценарій еволюції враховує результати спостережень , виконаних супутником , і досліджень великомасштабної структури місцевого Всесвіту, проведених у межах проєктів , та . Якщо до цього додати дані про наднові типу Ia, можна з'ясувати, що Всесвіт має бути плоским і розширюватися з прискоренням.
Фізичні причини прискореного розширення та природу темної енергії поки що не встановлено; вчені також ще не визначилися з тим, які процеси започаткували формування перших темних гало. Не дивно, що космологи вже планують «глибші» огляди віддалених галактик — скажімо, або .
Зі збільшенням обсягу доступних експериментальних даних зростають і вимоги до теоретичних моделей, які використовуються для перевірки й опрацювання інформації, а також для порівняння різних гіпотез. Обійтися без N-частинкового моделювання — розрахунків еволюції динамічної системи частинок, на які діють фізичні (гравітаційні) сили, — тут просто неможливо, оскільки саме цей метод дає змогу змоделювати утворення великих елементів (гало, ) структури Всесвіту.
| Зростання кількості частинок у N-частинковому моделюванні. Рожевим і жовто-зеленим позначені роботи корейської групи, синім — дослідження інших авторів. (Ілюстрація з Journal of the Korean Astronomical Society.) |
В одній із перших реалізацій N-частинкового моделювання, представленій близько сорока років тому, кількість частинок обмежувалася трьома сотнями. «Рекорд», звісно, незабаром побили, і складність моделей почала швидко зростати слідом за збільшенням потужності комп'ютерів та обсягів пам'яті. У XXI столітті учасники відомої програми Моделювання тисячоліття оперували вже десятьма мільярдами частинок, кожній із яких відповідав ~1 млрд сонячних мас темної матерії. Змодельований простір при цьому мав форму куба з довжиною сторони 500/h Мпк, де h — параметр, що відображає невизначеність .
Корейські вчені результати першого етапу моделювання, позначеного як Horizon Run 1 (HR1), ще два роки тому. У HR1 було задіяно 69,9 млрд частинок темної матерії, а довжина сторони змодельованого куба дорівнювала 6 592/h Мпк. Розрахунки проводили на системі Tachyon, установленій у суперкомп'ютерному центрі , і вони тривали 25 днів. У (листопадовому) рейтингу суперкомп'ютерів Tachyon, зазначимо, посідає 37-му сходинку.
| Порівняння розмірів областей, змодельованих корейцями (HR1, HR2, HR3) та учасниками проєкту Millennium Run (M). Літерою F позначено простір, досліджений французькою групою космологів в одній нещодавній . (Ілюстрація з Journal of the Korean Astronomical Society.) |
корейців присвячена наступним двом етапам моделювання, які було завершено зовсім нещодавно. HR2 і HR3 перевершили першу ітерацію за всіма мислимими параметрами: кількість частинок у них збільшилася до 216 і 374 мільярдів, а довжина ребра куба — до 7 200/h та 10 815/h Мпк. Об'єм змодельованої області, отже, у 2 600–8 800 разів перевищував показник Millennium Run; крім того, на етапі HR2 астрофізики досягли дуже доброї роздільної здатності — маса частинок темної матерії становила «лише» 1,25•1011/h сонячної.
Як і слід було очікувати, результати рекордно складного моделювання практично ідеально відповідають передбаченням сучасної стандартної космологічної теорії .
Підготовлено за матеріалами .
Лише зареєстровані користувачі можуть залишати коментарі. Увійдіть або зареєструйтеся.
Коментарі (0):