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78秒視頻展現宇宙140億年演化過程

大爆炸后110億年的宇宙,星系漩渦分離,彼此間發生相互作用

據國外媒體報道,哈佛-史密森尼天體物理學中心的科學家與德國海德堡理論研究所的研究人員聯手製作了一段高解析度的電腦模擬視頻,展現宇宙從大爆炸到現在大約140億年的演化過程。令人感到吃驚的是,這段視頻只有短短78秒。

這段模擬視頻由名為「Arepo」的軟體生成,採用移動網格技術呈現本地宇宙內不同星系的圖像,細節非常豐富。與此前的模擬軟體不同的是,Arepo通過虛擬的可彎曲網格再現大爆炸后的宇宙演化。這種網格可以移動,以對應構成宇宙的氣體、恆星、暗物質和暗能量的移動。

製作者表示Arepo就像是宇宙網路的一個虛擬模型,能夠彎曲以支撐構成宇宙的物質和天體。以往的模擬視頻採用數量更多的固定立方網格。Arepo研發者、海德堡理論研究所天體物理學家沃克爾-斯普林格爾表示:「我們利用了此前模擬軟體的優勢同時消除劣勢。」

斯普林格爾是研究星系形成的專家,曾幫助創建「千禧模擬」,追蹤100億個粒子的演化。這一次,他利用哈佛的「奧德賽」超級計算機運行Arepo。「奧德賽」共有1024個處理器,允許科學家將140億年的宇宙演化壓縮到短短几個月。

研究小組表示視頻中的螺旋星系——例如銀河系和仙女座星系——與實際景象更接近,而在此前的模擬視頻中,這些星系呈現為模糊的點。研究人員在一篇描述這項技術的文章中指出:「與此前的模擬軟體Gadget相比,Arepo模擬出的星系恆星形成速度更快,星系內的氣體盤範圍更大,形態上更薄更平滑。」

研究人員表示他們尚未完成模擬工作,希望對面積更大的宇宙區域進行模擬。如果做到這一點,他們進行的宇宙模擬將是有史以來最逼真同時規模最大的一次。天體物理學家黛博拉-希傑基將高解析度模擬領域取得的這項成就與24.5米口徑的巨型麥哲倫望遠鏡相提並論。

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