为了寻找看不见的怪东西,科学家“养”了800万个婴儿宇宙

在这张哈勃太空图中,有许多遥远的矮星系以非常高的速度制造恒星。 NASA,ESA,GOODS团队和M. Giavalisco(STScI /马萨诸塞大学)最近,一些科学家在超级计算机上训练了800万个婴儿宇宙,观察它们,研究它们,理解它们,观察它们有点“长大”。这样做的目的是了解宇宙中可能存在的“暗物质”及其对人类命运的意义。在20世纪60年代,天文学家发现宇宙中的大部分质量都无法被看到,他们将无形质量命名为“暗物质”。后来,科学家们一直在猜测无形物质,它在星系形成中扮演的角色以及星系产生恒星的能力。根据宇宙大爆炸理论,在宇宙诞生后不久,无形的“暗物质”在重力的影响下开始形成巨大的“云”。当这些被称为暗物质晕的云生长时,周围空间的氢开始会聚,形成我们今天看到的恒星和星系。在这个理论中,暗物质就像是星系的骨架,它控制着星系的形成,融合和演化。南部哈勃紫外线深空。 ESA/Hubble& NASA为了更好地理解暗物质的作用,亚利桑那大学的Peter Behroozi和其他人让拥有2000台处理器的超级计算机连续运行了三个星期,模拟了800多万个不同的宇宙。这些宇宙中的每一个都有一套独特的规则。通过这种方式,研究人员希望找出暗物质与星系演化之间的关系。 Behroozi说,我们可以在计算机中“创造”许多不同的宇宙,并将它们的特征与我们的真实宇宙进行比较,看看哪些规则控制着宇宙的形成。计算机程序继续在虚拟环境中创造数百万个宇宙,每个宇宙包含1200万个星系。它们是在计算机中发展而来的,从大爆炸之后的4亿年到现在的演变过程是如此直观地呈现给我们的。参与这项研究的斯坦福大学物理和天体物理学教授Risa Wechsler说,所有问题中最重要的是33,354个星系是如何形成的。这个项目最有趣的部分是我们可以结合我们所拥有的关于星系演化的所有数据,例如星系的数量,星系中的恒星数量以及恒星的形成机制。我们宇宙的完整画面已经恢复了数亿年。毫无疑问,执行这样的模拟需要强大的计算能力支持。简单地模拟星系所需的计算能力相当于将世界上所有计算机集合在一起100年。为了不等待这么久,研究人员对模拟进行了一些简化。在模拟中,他们只使用了星系两个主要特征的两个关键特征,即33,354个星系中恒星的质量和星系的恒星生成率。在模拟中,计算机程序还引入了一些合理的猜测,例如星系恒星产生率和星系年龄之间的关系,以及星系,星系和暗物质晕的影响方式。将所有这些宇宙的模拟结果与真实宇宙进行比较,并在迭代过程中对物理参数进行微调,使其更加逼真。通过这种方式,我们最终得到的是一个与我们的宇宙几乎完全相同的模拟宇宙。根据Wechsler的说法,在这个宇宙中,每个星系的恒星产生率与暗物质晕的质量密切相关。具有暗物质晕团和星系暗物质晕的那些星系具有最高的恒星生产率。她解释说,如果星系的质量更大,它们的恒星产生率将受到银河系中更多黑洞的限制。实验结果还使研究人员怀疑早期宇宙中恒星产生的速度将受到长期认为暗物质可靠的影响。人们普遍认为,时间越早,宇宙中暗物质的密度越大,气体的温度越高。这对恒星的生产是有害的。因此,在早期宇宙的许多星系中,恒星的生产很早就停止了。但模拟的结果恰恰相反。星系往往有更高的恒星生产率。未来的科学家将使用这个模拟器来测试暗物质如何影响星系的特征,包括暗物质对星系形态演化的影响,星系中黑洞质量的总和,以及与星系中超新星速率的关系。螺旋星系的演变。 NASA,ESA,P. van Dokkum(耶鲁大学),S。Patel(莱顿大学)和3D-HST TeamWechsler表示,研究人员最激动人心的事情是他们现在拥有一个有效的框架。可以回答问题。这是一个完整的计算模型,供人们快速解释宇宙。这些科学家的研究成果发表在最近的《英国皇家天文学会月刊》上。 [参考文献] UNIVERSEMACHINE:星系生长与暗物质晕集合之间的相关性从z=0?10