IllustrisTNG：目前最詳盡的計算機數字宇宙模型
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用大來形容我們的宇宙實在是有點過於輕描淡寫了。隨著科學的發展，我們對宇宙的認知始終處於向前演進的狀態；最近一段時間，宇宙學家開始釐清了暗物質和黑洞在星系的形成過程中所扮演的角色。
綜合所有這些材料需要令人印象深刻的計算能力和高明的數值演算法，幸運的是，天體物理學家有最新的宇宙數據模型。
最新的模型給出了一些非常具體的預測，通過對它們進行觀測驗證，毫無疑問將導致一系列令人興奮的新發現。
來自Flatiron Institute計算天體物理中心(CCA)的天體物理學家Shy Genel說：「當我們使用望遠鏡觀測星系時，我們只能測量某些物理量。通過計算機模擬，我們可以推衍出這些星系的所有屬性，不僅僅是星系那些可視的表徵，而是整個星系的形成歷史。」
IllustrisTNG是Illustris的繼任者，它龐大的資料庫基於CCA，MIT，哈佛大學，劍橋大學，海德堡理論研究所和高等研究院的眾多研究人員的發現。
實際上，TNG包括18個模擬進程，涵蓋了不同的規模——從單位立方到以10億光年為單位的模擬宇宙——展示了從宇宙大爆炸到未來宇宙的演化歷程。
隨著解析度的提升和新的物理學內容補充，優化過的模擬程序不僅覆蓋了更多的領域，現在還可以準確地表現聚類星系的形態，以及它們如何隨著時間的推移而變化。
持續地刻畫空間尺度達到十億光年的星系、磁場和暗物質，對硬體設備提出了極高的要求。
所以這個項目使用了德國最快的超級計算機Hazel Hen來處理這些數據。
儘管如此，還是需要花費兩個月的時間才能完成一次大規模的模擬計算，累計產生500TB的數據。
換句話說，它還是能讓我們比宇宙自然演化速度更快地看到未來。
來自海德堡理論研究所的Volker Springel說：「分析龐大的數據將使我們在未來幾年中無暇他顧，不過，它將為許多激動人心的天文學新進展提供新的見解和思路。」
目前，模型達到的準確程度令人興奮。研究人員已經發表了三篇論文來描述星際物質的大規模聚類現象，這有助於我們理解星系的形成。
當然，模擬中發現的任何東西都需要天文學家仔細檢查。
《皇家天文學會月報》上發表的一篇論文論證了星系碰撞和合併過程中形成的恆星具有一圈微弱的光環；而這一現象通常太過微弱，很難被觀察到，我們的模型顯示了它的指標性特徵，方便天文學家去尋找。
另一項研究探討了黑洞對恆星形成的影響，為理論模型增加了非常必要的細節。我們現在知道，在星系中心的強大的重力井可以引發星辰風暴吹走原本可以形成星星的氣體和塵埃。
Springel說：「特別令人著迷的是，我們可以準確預測超大質量黑洞對物質分布的影響。對驗證以後為宇宙學測量結果做出的解釋來說，至關重要。」
毫無疑問，這些發現將會反饋到模型中，並進一步優化，從而有希望實現技術迭代。
只是想像一下第三代Illustris可能會揭示什麼樣的宇宙秘密，就令人無比興奮。
本文譯自 sciencealert，由譯者 majer 基於創作共用協議(BY-NC)發布。
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