211service.com
Den største simulering af universet nogensinde afsløret
Tilbage i 1970 udførte Jim Peebles ved Princeton University et banebrydende eksperiment. Han brugte den nymodens computerteknologi til at simulere adfærden af en galaksehob under tyngdekraften.
Denne simulering var lille efter moderne standarder: den involverede kun 300 'partikler'. Men det viste, at computermodeller kunne give et vigtigt indblik i dannelsen af strukturer i stor skala. Det er rimeligt at sige, at denne og andre tidlige simuleringer revolutionerede kosmologien.
I dag viser Juhan Kim ved Korea Institute for Advanced Study i Seoul og et par venner, hvor langt denne teknik er nået. Disse fyre har udført den største simulering af universet nogensinde, bestående af 374 milliarder partikler i en kasse på omkring 10 gigaparsec på tværs. Det svarer nogenlunde til omkring to tredjedele af størrelsen af det observerbare univers.
Dette tog omkring 20 dages computertid på Tachyonii-supercomputeren i Korea, den 26. hurtigste i verden i det sidste sæt af ranglister.
I modsætning hertil bestod 2005 Millennium-simuleringen, som var den største kosmologiske simulering af sin tid, af 10 milliarder partikler i en 500 megaparsec boks. Den nye simulering kaldet Horizon Run 3 er 8800 gange større.
Formålet med simuleringen er at gengive hele udviklingen af et univers, der hovedsageligt er lavet af koldt mørkt stof for at se, om det producerer de samme strukturer, som vi ser i vores - fra de galaktiske strukturer til galaktiske hobe, galaktiske superhobe og videre.
De seneste teorier forudsiger, at vores univers burde have strukturer på de allerstørste skalaer kaldet akustiske baryon-oscillationer. Disse er i bund og grund resterne af bølger i plasmaet, der fandtes i det meget tidlige univers, som blev frosset fast, da de afkøledes.
Det er klart, at det kun er muligt at modellere disse objekter i simuleringer, der dækker en stor del af universet.
Der burde også være strukturer, der er forløbere for galakser. Disse blev dannet, da mørkt stof blev til glorier, der derefter tiltrak synligt stof, som fortsatte med at danne de galakser, vi ser i dag.
Disse strukturer er for gamle og derfor for fjerne til at se. Men det burde være muligt at simulere dem i modeller, der indeholder en betydelig del af universet i meget høj opløsning. Til dato har det ikke været muligt, i det mindste ikke pålideligt, da lavopløsningssimuleringer nemt kan blive partiske på urealistiske måder. .
Så den nye simulering åbner mulighed for at studere disse objekter i detaljer for første gang. Faktisk kigger astronomer ind i disse simuleringer, som om de observerede fra en virtuel Jord i centrum af et virtuelt univers. De ser for at se, om simuleringerne gengiver universet (i gennemsnit), som vi ser, og i givet fald, hvordan fjernere observationer med den næste generation af teleskoper skal se ud.
Det er imponerende. Men det er klart, at Horizon Run 3 kun er et skridt i et igangværende kapløb om at lave større simuleringer af universet i større opløsninger. Og en dag vil det se lige så primitivt ud for fremtidige kosmologer, som Peebles galaksehobe-løb ser ud i dag.
Ref: arxiv.org/abs/1112.1754 : The New Horizon Run Cosmological N-Body Simulations