Космос на жестком диске: миллиарды световых лет в одной симуляции. Международная команда представила крупнейший набор виртуальных вселенных, предназначенный для проверки теорий распределения темной материи и эволюции галактик.
Международная команда астрофизиков представила один из крупнейших наборов «виртуальных вселенных», созданных для анализа эволюции космоса. Проект, названный FLAMINGO, объединяет высокую детализацию формирования галактик на космологическом масштабе с моделированием огромных объемов пространства — на уровне миллиардов световых лет. Релиз проекта опубликован на портале arXiv.
Полный пакет FLAMINGO включает 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.
Подобные расчеты позволяют одновременно отслеживать развитие 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 ученые 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 сопоставлять результаты 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 огромные 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 существующие «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 миллиардов лет, позволяя сопоставлять симуляции с наблюдениями.