138亿岁“高龄” 宽约2.3亿光年 含数万个演化中的星系 迄今最详细宇宙模型建成

科技日报北京11月21日电 一个国际科研团队最近创建了迄今最详细的大尺度宇宙模型TNG50。这一虚拟宇宙“芳龄”约138亿岁、宽约2.3亿光年，包含数万个正处于演化中的星系，星系的细节程度与单星系模型中的相当。该模型跟踪了200多亿个代表暗物质、气体、恒星和超大质量黑洞的粒子。
据美国趣味科学网站20日报道，这一模型拥有前所未有的分辨率和规模，使研究人员能了解有关宇宙过去的重要信息，揭示宇宙间各种曼妙多姿的星系如何演化为如今这般“模样”，以及恒星爆炸和黑洞如何触发了星系的这些演化。
研究合作者、德国慕尼黑马克斯·普朗克天体物理学研究所博士后迪伦·尼尔森说：“我们在模型中看到了未明确编程到模拟代码中的现象，这些现象以自然方式出现，来自模型宇宙基本物理成分的复杂相互作用。”
这些现象对于理解宇宙如何在大爆炸后138亿年间变成如今这般“样貌”至关重要。研究人员可在模型中直接观测宇宙诞生不久后，从湍流的气体云中出现的星系。他们发现，银河系周围很常见的盘状星系在模拟中自然出现，且产生了内部结构，包括从其中央超大质量黑洞延伸出旋臂、凸起和条形。当他们将模拟宇宙与现实生活中的观察结果比较时发现，星系的群落在数量上与实际情况吻合。
研究团队称，他们还远远没有完成对模型的剖析。他们计划公开发布所有数据，供世界各地天文学家研究这一虚拟宇宙。
研究合作者、美国佛罗里达大学物理学副教授保罗·托瑞说：“这些模拟是巨大的数据集，我们可以通过剖析并了解其中星系的形成和演化来获得大量信息。”
这一模拟由德国Hazel Hen超级计算机的16000个处理器连续运行一年多生成，是历史上计算量最大的天体模拟之一。
TNG50是IllustrisTNG项目创建的最新模拟，该项目旨在通过构建大尺度宇宙模型，在不牺牲单个星系精细度的情况下，绘制出宇宙自大爆炸以来如何演化的完整图景。