Ученые смоделировали виртуальную Вселенную

Ученые из Цюрихского университета создали модель  Вселенной при помощи мощного суперкомпьютера. Гигантский каталог, состоящий примерно из 25 миллиардов виртуальных галактик, был сгенерирован на основе набора из 2 триллионов цифровых частиц. Этот каталог используется для калибровки экспериментов, которые будут размещены на борту спутника «Евклид» (Euclid), планируемого к запуску в 2020 г. с целью исследования природы таинственных темной материи и темной энергии.

На протяжении трех лет группа астрофизиков из Цюрихского университета разработала и оптимизировала революционный код, описывающий с беспрецедентной точностью динамику темной материи и формирование крупномасштабных структур Вселенной. Как сообщают в своей недавно опубликованной работе Дуглас Поттер (Douglas Potter) и его коллеги, этот код (под названием PKDGRAV3) был разработан для оптимизации использования доступной памяти архитектур современных суперкомпьютеров, таких как суперкомпьютер «Piz Daint» Швейцарского национального вычислительного центра. Разработанный Поттером и его командой код выполнялся на этой машине в течение всего лишь 80 часов, и результатом его выполнения стала виртуальная Вселенная из двух триллионов макрочастиц, представляющих текучую среду из темной материи, из которой затем был сформирован каталог, включающий 25 миллиардов виртуальных галактик.

Благодаря высокой точности расчетов, описывающих эволюцию жидкости из темной материи под действием собственной гравитации, исследователи смогли смоделировать формирование небольших сгустков материи, называемых гало из темной материи, в которых, внутри которых, как считается, формируются галактики, подобные Млечному пути. Основной трудностью при построении этой модели было моделирование очень небольших галактик, размером порядка одной десятой диаметра Млечного пути, в гигантском объеме всей наблюдаемой Вселенной. Это требование было предъявлено европейской миссией «Евклид», основной целью которой является исследование «темной стороны» Вселенной.

Работа опубликована в журнале Computational Astrophysics and Cosmology.