Космос на жестком диске: миллиарды световых лет в одной симуляции. Международная команда представила самый крупный набор виртуальных вселенных для проверки теорий распределения темной материи и эволюции галактик.
Международная команда астрофизиков представила один из самых больших наборов «виртуальных вселенных», созданных для изучения эволюции космоса. Проект под названием FLAMINGO объединяет высокую детализацию формирования галактик в космологическом масштабе с моделированием огромных пространств — на уровне миллиардов световых лет. Релиз проекта опубликован на портале arXiv.
Полный пакет FLAMINGO включает 2,2 петабайта (2,5*1015 байт) информации. 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 рост космических структур и учитывать сложную физику внутри галактик. Руководитель проекта из Лейденского университета Йооп Шайе сообщил, что симуляции предоставляют возможность наблюдать формирование крупномасштабной структуры Вселенной и проверять различные космологические модели с точностью до долей процента.
Ключевая особенность нового набора данных — открытый доступ. Разработчики надеются, что исследователи 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
Изучение космоса напрямую представляет собой сложную задачу: наблюдения ограничены временными рамками и чувствительностью телескопов. Компьютерные симуляции позволяют «проигрывать» миллиарды лет эволюции и сопоставлять полученные результаты с реальными данными. Новый проект как раз соединяет два ранее раздельных подхода — детальную физику галактик и обширные космологические объемы.
В отличие от более узконаправленных 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 затратных расчетов ученые могут анализировать уже существующие «вселенные». Это особенно актуально на фоне увеличения объема наблюдений от современных телескопов, включая космические обсерватории, которые фиксируют миллионы галактик.
Схожие подходы уже использовались ранее. Например, проект UniverseMachine генерировал миллионы моделей Вселенной для изучения эволюции галактик на протяжении 13 миллиардов лет, что позволяло сопоставлять симуляции с наблюдениями.