Миллениум Run - Millennium Run

Запуск Тысячелетия или Миллениум Моделирование ( со ссылкой на его размер) представляет собой компьютер моделирование N-тело используется , чтобы исследовать , как распределение материи во Вселенной развивалось с течением времени, в частности, как образовались наблюдаемая популяция галактик. Его используют ученые, работающие в области физической космологии, для сравнения наблюдений с теоретическими предсказаниями .

Обзор

Основным научным методом проверки космологических теорий является оценка их последствий для наблюдаемых частей Вселенной. Одно из наблюдательных свидетельств - это распределение материи, включая галактики и межгалактический газ, которое наблюдается сегодня. Свет, излучаемый более далекой материей, должен путешествовать дольше, чтобы достичь Земли , а это означает, что смотреть на далекие объекты - все равно что смотреть дальше назад во времени . Это означает, что эволюцию во времени распределения материи во Вселенной также можно наблюдать напрямую.

Моделирование тысячелетия проводилось в 2005 году консорциумом Virgo , международной группой астрофизиков из Германии , Великобритании , Канады , Японии и США . Он начинается в эпоху, когда было испущено космическое фоновое излучение , примерно через 379 000 лет после возникновения Вселенной. Космическое фоновое излучение изучается с помощью спутниковых экспериментов , и наблюдаемые неоднородности космического фона служат отправной точкой для отслеживания эволюции соответствующего распределения материи. Используя физические законы, которые, как ожидается, соблюдаются в известных в настоящее время космологиях, и упрощенные представления об наблюдаемых астрофизических процессах, влияющих на реальные галактики, позволяют эволюционировать начальному распределению материи и записывают предсказания моделирования для образования галактик и черных дыр .

С момента завершения моделирования «Пробега тысячелетия» в 2005 году серия все более сложных и более точных симуляций формирования населения галактики была построена в его сохраненных результатах и ​​стала общедоступной через Интернет. Помимо улучшения трактовки астрофизики образования галактик, в последних версиях были скорректированы параметры базовой космологической модели, чтобы отразить меняющиеся представления об их точных значениях. На сегодняшний день (середина 2018 года) более 950 опубликованных статей использовали данные Millennium Run, что сделало его, по крайней мере, с этой точки зрения, самым сильным астрофизическим моделированием за все время.

Размер моделирования

Что касается первых научных результатов, опубликованных 2 июня 2005 года, Millennium Simulation проследила 2160 3 , или чуть более 10 миллиардов «частиц». Они не являются частицами в физике частиц смысла - каждая «частица» составляет примерно миллиард солнечных масс из темной материи . Смоделированная область космоса представляла собой куб с длиной около 2 миллиардов световых лет . В этом объеме было около 20 миллионов «галактик». Суперкомпьютер находится в Гархинге , Германия выполнила симуляцию, которая использовала версию гаджете коды, более чем через месяц. Для вывода моделирования потребовалось около 25 терабайт памяти.

Первые результаты

Sloan Digital Sky Survey оспаривали современное понимание космологии, находя черных кандидатов отверстий в очень ярких квазаров на больших расстояниях. Это означало, что они были созданы намного раньше, чем предполагалось изначально. Успешно создав квазары в ранние времена, «Моделирование тысячелетия» продемонстрировало, что эти объекты не противоречат нашим моделям эволюции Вселенной.

Тысячелетие II

В 2009 году та же группа провела моделирование «Тысячелетия II» (MS-II) на меньшем кубе (около 400 миллионов световых лет на стороне) с тем же числом частиц, но каждая частица представляет 6,9 миллиона солнечных масс. Это довольно сложная численная задача, поскольку разделение вычислительной области между процессорами становится сложнее, когда присутствуют плотные сгустки вещества. MS-II использовала 1,4 миллиона процессорных часов на 2048 ядер (то есть около месяца) на компьютере Power-6 в Гархинге; моделирование также было выполнено с теми же начальными условиями и меньшим количеством частиц, чтобы проверить, что особенности в прогоне с более высоким разрешением также видны при более низком разрешении.

Миллениум XXL

В 2010 году была проведена симуляция «Millennium XXL» (MXXL), на этот раз с использованием гораздо большего куба (более 13 миллиардов световых лет на стороне) и 6720 3 частиц, каждая из которых в 7 миллиардов раз больше массы Солнца. Космологический объем MXXL в 216 и 27 000 раз превышает размер симуляционных боксов Millennium и MS-II соответственно. Моделирование проводилось на JUROPA , одном из 15 лучших суперкомпьютеров в мире в 2010 году. Оно использовало более 12 000 ядер, что эквивалентно 300 годам процессорного времени, 30 терабайт оперативной памяти и генерировало более 100 терабайт данных. Космологи используют симуляцию MXXL для изучения распределения галактик и гало темной материи в очень больших масштабах и того, как возникли самые редкие и самые массивные структуры во Вселенной.

Обсерватория Millennium Run

В 2012 году стартовал проект «Обсерватория пробега тысячелетия» (MRObs). MRObs - это теоретическая виртуальная обсерватория, которая объединяет подробные прогнозы для темной материи (из моделирования тысячелетия) и для галактик (из полуаналитических моделей) с виртуальным телескопом для синтеза искусственных наблюдений. Астрофизики используют эти виртуальные наблюдения, чтобы изучить, как предсказания моделирования тысячелетия сравниваются с реальной Вселенной, для планирования будущих наблюдательных обследований и для калибровки методов, используемых астрономами для анализа реальных наблюдений. Первый набор виртуальных наблюдений, произведенных MRObs, был передан астрономическому сообществу для анализа через веб-портал MRObs. В виртуальную вселенную также можно получить доступ через новый онлайн-инструмент, браузер MRObs, который позволяет пользователям взаимодействовать с реляционной базой данных Millennium Run, в которой хранятся свойства миллионов гало темной материи и их галактик из проекта Millennium. В настоящее время планируются обновления структуры MRObs и ее расширение для других типов моделирования.

Смотрите также

использованная литература

дальнейшее чтение

внешние ссылки