作者:刘霞 来源:科技日报 发布时间:2023/10/25 7:32:50
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科学家开展最大规模宇宙学计算机模拟

 

科技日报北京10月24日电 (记者刘霞)荷兰莱顿大学科学家主导的国际团队进行了迄今已知最大规模的宇宙学计算机模拟,不仅跟踪暗物质,还跟踪普通物质(如行星、恒星和星系等),从而管窥宇宙是如何进化的。相关3篇论文发表于最新一期英国《皇家天文学会月刊》。

名为FLAMINGO的模拟根据物理定律计算宇宙所有组成部分(普通物质、暗物质和暗能量)的演化。研究团队指出,为使这种模拟成为可能,他们开发了一种新的代码SWIFT,它可有效地将计算工作分配给3万个中央处理单元。

宇宙学理论认为,宇宙的性质由几个被称为“宇宙学参数”的数字设定。其中最简单的宇宙学理论囊括6个“宇宙学参数”,科学家可通过各种方式精确测量这些参数的值。

其中一种方法依赖宇宙微波背景辐射的特性,这是早期宇宙遗留下来的微弱余晖。但这种方法测得的宇宙学参数的值与其他依赖星系引力弯曲光线的方式(引力透镜)测量的值不匹配。最新计算机模拟有望揭示造成这些值“紧张关系”的原因,它们可告知测量中可能存在的偏差(系统误差)。

到目前为止,用于与观测结果进行比较的计算机模拟只跟踪暗物质。研究人员表示,尽管暗物质主导着引力,但普通物质的贡献不能再被忽视。普通物质只占宇宙中所有物质的16%,但其不仅能感受到重力,还能感受到气体压力,这会导致活跃的黑洞和超新星将物质从星系内吹出,进入星际空间。在最新研究中,科学家使用机器学习方法校准了星系风的影响。

模拟结果表明,中微子和普通物质对于作出准确的预测至关重要,但并不能消弭不同测量技术所得数值之间的“紧张关系”。中微子也很有可能在这种不匹配中发挥重要作用。

研究团队表示,通过将此类模拟与大规模结构观测结果进行比较,可测量宇宙学参数的值,以更好地揭示宇宙学的秘密。

 
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