Розмір майже неможливо уявити: фізики створили найбільшу модель Всесвіту (відео)

Фізики використали найпотужніший суперкомп’ютер у світі, щоб створити найбільшу комп’ютерну астрофізичну модель Всесвіту з усіх коли-небудь створених. Ця модель дає нову основу для моделювання фізики звичайної і темної матерії, пише ScienceAlert.

Фізики в межах проєкту ExaSky використовували 9000 обчислювальних вузлів суперкомп’ютера Frontier у Національній лабораторії Оук-Рідж (США) для створення наймасштабнішої моделі Всесвіту, що розширюється, та показали її частину розміром понад 300 тисяч кубічних мегапарсеків.

За словами вчених, Всесвіт складається зі звичайної матерії, з якої складаються люди, планети, зірки та галактики, а також із невидимої темної матерії. Остання взаємодіє зі звичайною матерією тільки за допомогою гравітації.

Тому, щоб зрозуміти, що відбувається у Всесвіті, потрібно створити загальне моделювання і звичайної, і темної матерії, яке б охоплювало як гравітацію, так і всю решту відомої фізики, включно з гарячим міжзоряним газом, а також утворенням зірок, чорних дір і галактик. Це називається моделювання космологічної гідродинаміки. Таке моделювання вимагає величезної кількості обчислень, і воно складніше порівняно з моделюванням Всесвіту, що розширюється, яке охоплює тільки ефекти гравітації. Проте фізикам вдалося створити наймасштабніше астрофізичне моделювання Всесвіту з усіх, які коли-небудь були створені.

Коли вчені вивчають Всесвіт, вони дивляться не тільки на величезні відстані в просторі, а й зазирають назад у часі. Адже світло від найдальших галактик та інших астрономічних об’єктів у деяких випадках подолало відстані в мільярди світлових років. Один світловий рік — це відстань, необхідна світлу, щоб пройти її зі швидкістю світла за один земний рік. Це приблизно 9,7 трлн км. Тобто вчені бачать далекі об’єкти такими, якими вони були мільярди років тому.

Але зібрати разом усю картину еволюції Всесвіту, який виник 13,8 млрд років тому, за всю його історію дуже складно. Тим паче, що Всесвіт не є статичним, а постійно розширюється. Вважається, що зараз найвіддаленіші об’єкти у Всесвіті перебувають на відстані понад 45 млрд світлових років від нас.

Щоб побачити, як відбувалися зміни Всесвіту за всю його історію, і як вони можуть відбуватися зараз, коли він продовжує розширюватися, допомагає моделювання еволюції космосу. Нове моделювання ExaSky ще краще допоможе зрозуміти фізику Всесвіту у величезних масштабах, адже вчені можуть сповільнити перебіг часу, прискорити його, відмотати час назад і побачити, що відбувається із Всесвітом у різні періоди його історії.

Для створення найбільшої моделі Всесвіту вчені використовували код HACC, який вперше був створений 15 років тому. Вченим довелося його вдосконалити для створення моделі ExaSky.

У результаті найшвидший суперкомп’ютер у світі допоміг створити неймовірну єдину картину еволюції у величезних масштабах. Фізики показали відео частини моделі Всесвіту, яка показує простір об’ємом 64 на 64 на 76 мегапарсеків, або 311 296 кубічних мегапарсеків. (Один мегапарсек — це 3 261 563 світлових років). Цей об’єм становить лише 0,001% від усього об’єму моделі Всесвіту.