Viděli jsme časosběrné video o stromech, které rostou nebo se utvářejí hory, dokonce i z povrchu Země zrychleného, aby ukázaly, jak se kontinenty posunuly do svých současných konfigurací a budou se pohybovat v budoucnosti.
Související obsah
- Poslech Velkého třesku
- Rychlá prohlídka přírodou našeho vesmíru
Nyní vidíme časosběrné snímky vývoje vesmíru - 13 miliard let kosmického vývoje, vše uvnitř krychle 350 milionů světelných let na straně - zmenšené na obrazovku našich počítačů. Video nahoře nás proplétá časem a prostorem, jak se plynná žár, exploze hvězd, forma galaxií, černé díry pohlcují a vesmír se rozšiřuje. Vidíme obrovské rozlohy vesmíru zmapované jako temná hmota, teplota plynu, jako těžké kovy, jako viditelné světlo - data, která se překrývají a překrývají přes 12 miliard 3-D pixelů.
„Až dosud nebyla jediná simulace schopna reprodukovat vesmír ve velkém i malém měřítku současně, “ říká Mark Vogelsberger z MIT / Harvard-Smithsonian Centra pro astrofyziku (CfA). Vogelsberger spolu s vědci v Německu, Velké Británii a dalšími institucemi v USA včera odhalili svou simulaci v Nature .
Tento virtuální, ale realistický vesmír byl postaven pomocí počítačového programu s názvem Illustris, který používal složitý kód k vybudování vesmíru od dětství, asi 12 milionů let po Velkém třesku.
Vytvoření programu, který vhodně překračuje miliardy let, vyžadovalo dlouhou lidskou investici - vědci strávili vývojem Illustris pět let. V rámci toho skutečné výpočty na superpočítačích trvalo tři měsíce „běhového času“ a zahrnovaly neuvěřitelných 8 000 centrálních procesorových jednotek (CPU, z nichž každá byla „mozkem“ počítače) a pracovala současně. Pro srovnání, průměrný stolní počítač, který pracuje sám, by tuto úlohu dokončil za 2000 let.
Když výpočet skončil v dnešní době, Illustris postavil více než 41 000 galaxií, spolu s klastry a dutinami galaxií, které vědci tvrdí, že velmi dobře zachytili podstatu skutečného vesmíru. Přiblížení odhalí rozlišení tak jemné, že dokáže zobrazit chemii plynů vířící v jednotlivých galaxiích.
Jak funguje simulace? Jeden nepatrný aspekt je založen na základním principu světla, nejrychlejší látky ve vesmíru. Světlo cestuje známou rychlostí - 299 792 458 metrů za sekundu - takže když se pomocí dalekohledů podíváme na galaxii vzdálenou miliardu světelných let, vidíme minulost - světlo, které bylo emitováno před miliardou let. Tedy čím dál astronomové vypadají, otec zpět v čase, který vidí.
Pozorování z dalekohledů však vytváří pouze diskrétní kousky vývoje vesmíru a nedovoluje nikomu, aby viděl, jak se řekne, konkrétní galaxie morfuje v čase. Vědci, kteří stavěli Illustris, tedy museli vyplňovat obrovské mezery v prostoru a čase zkoušením základů toho, jak normální vesmír, temná hmota a temná energie - hlavní „věci“ vesmíru - interagují ve vesmíru. Jak se dalo očekávat, složité fyzikální a chemické procesy ovlivňují, jak se formují kosmické struktury.
Současná myšlenka naznačuje, že vývoj prvků v prostoru „je samoregulačním procesem v tom smyslu, že struktury, které se tvoří, zejména hvězdy a černé díry, ovlivňují jejich okolí a následný vývoj další generace struktur, “ autoři píšou na webu Illustris. „V Illustrisu je v kosmické historii modelována komplexní (i když ne úplná) sada fyzikálních procesů, jako jsou galaktické větry poháněné galaxiemi a vstřikování tepelné energie černé díry.“ Tyto simulace jsou klíčem k vytvoření realistické sady modelované galaxie.
Další videa vytvořená autory ukazují konkrétní části simulace - 13 miliard let teplot plynu v kosmu nebo úplný vývoj konkrétní galaxie. „Illustris je jako stroj času, “ říká spoluautor Shy Genel z CfA. „Můžeme jít vpřed a vzad v čase. Můžeme pozastavit simulaci a přiblížit se do jediné galaxie nebo klastru galaxie, abychom viděli, co se skutečně děje. "
A můžeme se také divit, když létáme skrz vlákna připomínající neuronové sítě, na pouhou velikost prostoru a času a sílu lidstva ji simulovat.
