包含250億個星系的模擬宇宙誕生 有助揭秘暗能量和暗物質

據物理學家組織網近日報道，瑞士科學家使用一台巨型超級計算機，模擬出整個宇宙的構成。他們利用2萬億個數字粒子，生成了包含約250億個模擬星系的龐大目錄。科學家們表示，這份目錄將被用於校准歐洲“歐幾裡得”（Euclid）衛星上進行的實驗。這顆衛星將於2020年發射，使命是揭開籠罩在暗物質和暗能量頭上的“面紗”。

過去3年間，蘇黎世大學的研究人員研發並優化了一組名為“PKDGRAV3”的革命性代碼，它能以前所未有的精度，描述暗物質的動態以及宇宙間大尺度結構的形成。這套代碼在位於瑞士國家計算中心的“代恩特峰（Piz Daint）”超級計算機上僅僅運行了80個小時，便生成了一個包含2萬億個宏觀粒子（代表暗物質流）的虛擬宇宙，研究人員從中提取出一份包含250億個星系的目錄。

他們以暗物質流在自身引力作用下不斷演變為特征，模擬了名為“暗物質暈”的低濃度物質組成。鑒於最新演算的精確度非常高，他們相信，類似銀河系這樣的星系就形成於暗物質暈中。

“歐幾裡得”衛星的任務是探索宇宙的暗面。據悉，宇宙包含23%的暗物質和72%的暗能量。蘇黎世大學計算機天體物理學教授羅曼·德仕雅說：“暗能量的屬性一直是現代科學的一個未解之謎”。

在“歐幾裡德”衛星於2020年開始執行為期6年的數據採集任務前，這一新的虛擬星系目錄可以幫助優化該衛星實驗的觀測策略，並使各種不同來源錯誤的數量降至最低。蘇黎世大學計算科學研究所的約阿希姆·斯塔德爾博士說：“‘歐幾裡德’衛星將為我們的宇宙繪圖，追溯其100多億年間的演化歷程。”

利用“歐幾裡德”衛星提供的數據，科學家們將獲得有關暗能量性質的新信息。他們也希望，新數據能幫助他們發現標准模型之外的新物理學，例如廣義相對論的修正版或某種新粒子等。（記者 劉霞）