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首个结构模型演示大爆炸至今的宇宙进化史

发布时间:2012年04月15日 20:12 | 进入复兴论坛 | 来源:科技网 | 手机看视频


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  本报讯(常丽君)据物理学家组织网4月13日(北京时间)报道,法国宇宙理论实验室研究人员完成了迄今首个宇宙结构计算机模型――“迪乌斯:全宇宙运行”,模拟了全部可观察到的宇宙从大爆炸到今天的结构演化过程。

  法国宇宙理论实验室宇宙学小组的科学家经7年努力完成了该模型。该项目在法国国家大型计算中心的超级计算机CURIE上运行,追踪了5500亿个粒子的演化情况,模拟了从大爆炸到今天的全部可观察的宇宙结构。首次演示只是整个项目的1/3,利用含有宇宙常数的标准模型,描述了跨度900亿光年的宇宙中暗物质和星系的分布。另外两次预计在今年5月底进行,将集中演示宇宙暗能量的进化。这3次模拟将为今后观察和绘制宇宙图景提供重要支持,有助于进一步研究暗能量的性质及其在宇宙结构形成中的作用、暗物质和星系在宇宙中的分布等。

  在建模过程中,研究人员发现了大量与宇宙物质分布有关的重要性质。他们成功推测出质量是太阳100万亿倍的全部星系团的数量,目前约为1.44亿个;还发现了宇宙在20亿岁时形成的第一个这类星系团,以及可观察宇宙中质量最大的星系团,是太阳质量的15×1015倍。利用这些数据,他们还推测出了暗物质密度在空间分布上的变化,这些变化和宇宙微波背景辐射的变化来源相同,都源自大爆炸。

  对整个宇宙进化史的模拟是从今天开始的逆时旅行,一直返回到大爆炸之初,揭示初始等离子声学振荡在暗物质分布上留下的印迹(即重子声学振荡,是由于声波在早期宇宙中传播而在一定尺度上形成的高密度区域或者重子物质的结团)。而且模拟是以全部可观察宇宙的几百万分之一的比例进行,在精确度上也是前所未有的。

  研究人员指出,“迪乌斯”也代表了超级计算机发展的新阶段,首次模拟大大超过以往许多国际合作项目在世界最大计算机上演示的宇宙模拟。CURIE装备了92000多个CPU,每秒进行2000万亿次运算,是世界最强的五大计算机之一。整个项目将在CURIE的所有CPU上运行超过3000万机时(相当于3500年)。计算中产生了超过150PB(相当于3000万张DVD)的数据,由于研究人员开发出了一种先进的数据缩减处理方法,有用存储数据的数量已被减少到了1PB。

  总编辑圈点

  尽管宇宙大爆炸只是根据天文观测研究后得到的一种设想,但这一模型得到了当今科学研究和观测最广泛且最精确的支持。宇宙进化史,这部宏天巨著绝对比《上下五千年》要气势恢弘得多。人类相对于浩瀚的宇宙,就好比沧海一粟。或许我们永远无法再现宇宙诞生的惊鸿一刻,但随着科技的日益精进,我们有望尽可能接近真实地还原其神秘瞬间。这或许能为“我从哪里来,要到哪里去”的终极问题找一个更加合理的注脚。

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