Создана первая в мире модель видимой Вселенной

Команда исследователей из Laboratoire Univers et Théorie (LUTH) в Париже под руководством Жана-Мишеля Алими создала первую компьютерную модель формирования всей видимой Вселенной с момента Большого взрыва до настоящего времени

Симуляция позволяет наблюдать за развитием 550 миллиардов частиц.

Это моделирование, наряду с двумя дополнительными работами, которые ученые планируют завершить к концу мая 2012 года, станет основой для будущих проектов, посвященных наблюдению и картографии Вселенной. Подобные симуляции прольют свет на природу темной энергии, и ее влияние на формирование космической структуры и, следовательно, на распределение темной материи и галактик во Вселенной.

После исследования, которое продолжалось несколько лет, шесть ученых из группы космологов в LUTH выполнили первую компьютерную модель структурирования Вселенной. Это первая симуляция стандартной модели Вселенной с космологической константой будет сопровождаться двумя дополнительными проектами. Эти проекты построены на рассмотрении космологической эволюции темной энергии, таинственной субстанции, на которой основывается теория ускоренного расширения Вселенной. Какой отпечаток темная энергия оставляет на космических структурах? И как может быть выведена природа темной энергии из наблюдения распределения материи во Вселенной? Это два фундаментальных вопроса, на которые проект Deus стремится дать ответы.

Компьютерная симуляция стандартной космологической модели уже позволила исследователям обнаружить многие важные свойства распределения материи во Вселенной. Например, ученые смогли оценить общее количество галактических кластеров с массой, большей, чем сто тысяч миллиардов солнечных масс. Число этих кластеров в настоящее время составляет 144 миллиона. Исследователи обнаружили, что первая группа галактик этого типа сформировалась, когда Вселенной было всего 2 миллиарда лет, и самая массивная группа в видимой Вселенной сегодня имеет вес в 15 квадрильонов (или 15 тысяч триллионов) солнечных масс.

Данные, произведенные моделью, также позволили ученым оценить распределение флуктуаций плотности темной материи в космическом пространстве, доступном для обозрения. Эти флуктуации имеют такое же происхождение, как колебания, обнаруженные при исследовании космического микроволнового фонового излучения, которое стало следствием Большого взрыва; это явление наблюдалось спутниками Planck и WMAP. Эти измерения были получены в ходе моделирования, освещающего всю эволюционную историю Вселенной с точностью, какой раньше не удавалось достигнуть. С поразительной точностью симуляция также показала отпечаток акустических колебаний «первобытной» плазмы на распределении темной материи («Акустические колебания Бариона»). Это моделирование уже походит на золотой рудник для сообщества космологии, так как количество получаемых с ее помощью новых данных превосходит ожидания.

Жан-Мишель Алими и суперкомпьютер CURIE (фото electronicproducts.com)

Внедрение этого проекта не было бы возможно без мощных ресурсов, которые в последнее время стали доступными для исследователей. Например, Grand Equipement National de Calcul Intensif (GENCI), чья компьютерная система CURIE оборудована более чем 92 000 центральных процессоров, может выполнять 2 миллиона миллиардов операций в секунду. Суперкомпьютер CURIE - один из пяти самых мощных суперкомпьютеров в мире.

 Deus – это полная (на сегодняшний день) Вселенная, которая представляет новую стадию в развитии сверхвысокопроизводительного вычисления. Первое моделирование Deus превзошло самые продвинутые космологические моделирования, выполняемые последние несколько лет в международном сотрудничестве на самой продвинутой супервычислительной аппаратуре во всем мире. За один «заход» суперкомпьютером генерируется более 150 Петабайтов данных (это приблизительно равно 30 миллионам DVD). Благодаря продвинутому и инновационному процессу сжатия данных, разработанному исследователями, количество полезных данных, доступных для хранения, можно поместить в 1 Пибайт.

Теперь в стандартной космологической модели с космологической константой возможным становится пройти расстояние, равное 90 миллиардам световых лет, наблюдая процесс распределения темной материи и галактик в космосе, и последовать за их развитием по всей истории Вселенной.

Результаты этих путешествий по всей видимой Вселенной, от настоящего момента к Большому взрыву, ожидаются к концу мая 2012 года. Эти результаты прольют свет на понимание влияния темной энергии на структуру Вселенной. Они также станут фундаментом для развития и интерпретации настоящих и будущих космических каталогов основных проектов по наблюдению.