模拟出最大的虚拟宇宙 250亿个虚拟星系

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苏黎世大学的研究人员用大型超级计算机模拟了整个宇宙的形成。从2万亿个数字粒子产生了大约250亿个虚拟星系的巨大目录。该目录用于校准欧几里德卫星上的实验，该卫星将于2020发射，目的是调查暗物质和暗能量的性质。

宇宙网络

(上图：宇宙网络：虚拟宇宙十亿光年的一段，展示了物质在空间中的分布情况，暗物质会变成黄色的团块，由黑暗的细丝相互联系在一起。宇宙空隙，如白色区域所示，是宇宙中最低密度的区域。)
由Joachim Stadel，Douglas Potter和Romain Teyssier在最近发表的论文中称，天体物理学家开发并优化了革命性的代码，以前所未有的精度对暗物质的动力学和宇宙大尺度结构的形成描述。代码（称为PKDGRAV3）旨在最佳地利用现代超级计算架构的可用内存和处理能力，例如瑞士的“Piz Daint”超级计算机国家计算中心（CSCS）。该代码在这个世界领先的机器上执行了80个小时，并产生了一个虚拟的二万亿宏观粒子代表暗物质流体。

研究黑暗宇宙的构成
由于它们的计算精度高，其特征是暗物质在其自身的重力下演变，研究人员已经模拟了小物质的形成，称为暗物质晕，我们相信银河系是这样形成的。这种模拟的挑战是将星系数量缩小到银河系的十分之一，其数量与我们整个可观测宇宙一样大。这是欧洲欧几里得特派团的要求，其主要目标是探索宇宙的黑暗面。
测量微妙的扭曲
事实上，大约95％的宇宙是黑暗的。宇宙包括23％的暗物质和72％的暗能量。UZH计算天体物理学教授Romain Teyssier说：“暗能量的本质仍然是现代科学中未解之谜的主要障碍之一。只有通过间接观察才能破解的谜题：当欧几里德卫星捕获天空大面积数十亿个星系的光时，天文学家将测量由这些背景星系的光线偏转前景引起的非常微妙的扭曲，无形分布的质量 - 暗物质。这与玻璃窗的玻璃有点不均匀的光线差不多。

优化卫星观测策略
这个新的虚拟星系目录将有助于优化欧几里得实验的观测策略，并在2020年卫星开始其六年的数据采集任务之前尽量减少各种误差来源。“欧几里得将执行我们宇宙的断层图，追溯在时间上超过10亿年的宇宙进化，“Stadel说。从欧几里得数据中，研究人员将获得关于这种神秘暗能量本质的新信息，也希望发现超出标准模型的新物理学，如广义相对论修正版本或一种新型粒子。