Odtwarzając kawałek Wszechświata

Odtwarzając kawałek WszechświataOriginal Press Release
Naukowcy z Centrum Astrofizyki Harvard-Smithsonian (CFA) wraz ze współpracownikami z Instytutu Badań Teoretycznych w Heidelberg (HITS) wymyślili nową metodę symulacji numerycznej, która pozwala dokładnie prześledzić narodziny i rozwój tysięcy galaktyk w trakcie miliardów lat.

[Nasza symulacja] odtworzyła pełną gamę rodzajów galaktyk jakie obserwujemy w lokalnym Wszechświecie

Mark Vogelsberger, CfA

Nasze kosmiczne sąsiedztwo jest wypełniają majestatyczne galaktyki spiralne, takie jak Andromeda, Wiatraczek czy galaktyka Wir. Galaktyki takie są powszechne, jednak wcześniejsze symulacje nie potrafiły doprowadzić do ich powstania. Zamiast tego, tworzyły wiele bezkształtnych galaktyk pozbawionych dysków i ramion typowej spirali. Nowe oprogramowanie, zwane Arepo, rozwiązuje ten problem. Stworzony przez Volkera Springela z HITS Arepo generuje kompletną symulację wszechświecie, przyjmując jako dane wejściowe obserwowane poświatę Wielkiego Wybuchu i ukazując ewolucję kosmosu w kolejnych 14 miliardach lat.

„Wykorzystaliśmy wszystkie zalety poprzednich algorytmów i usunęliśmy ich wady „- mówi Springel.

„Nasze symulacje są o tyle lepsze od wcześniejszych o ile obserwacje teleskopu GMT (Giant Magellan Telescope) będą lepsze od tych, które istnieją obecnie” -dodaje Debora Sijacki (CFA).

Jedną z kluczowych zalet Arepo jest wykorzystana w nim geometria. Dotychczasowe symulacje dzieliły przestrzeń na kilka sześcianów o stałej wielkości. Arepo wykorzystuje elastyczną sieć, która ugina się i przemieszcza w przestrzeni, tak by dopasować się do ruchu gazu, gwiazd, ciemnej materii i energii.

Symulacje zostały obliczone za pomocą superkomputera Odyssey na Harvardzie za pomocą 1024 rdzeni procesora. 14 miliardów lat istnienia Wszechświata zajęło mu zaledwie kilku miesięcy – komputer PC potrzebował by na obliczenia setek lat! Przyszłe cele zespołu obejmują symulację znacznie większej objętości Wszechświata z bezprecedensową rozdzielczością, prowadzącą do stworzenia największego i najbardziej realistycznego model Wszechświata w historii.

Źródła:

Recreating a Slice of the Universe

Scientists at the Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) and their colleagues at the Heidelberg Institute for Theoretical Studies (HITS) have invented a new computational approach that can accurately follow the birth and evolution of thousands of galaxies over billions of years. For the first time it is now possible to build a universe from scratch that brims with galaxies like we observe around us.

„We've created the full variety of galaxies we see in the local universe,” said Mark Vogelsberger (CfA).

Our cosmic neighborhood is littered with majestic spiral galaxies like Andromeda, the Pinwheel, and the Whirlpool. Spirals are common, but previous simulations had trouble creating them. Instead, they produced lots of blobby galaxies clumped into balls, without the broad disks and outstretched arms of a typical spiral.

The new software, called Arepo, solves this problem. Created by Volker Springel (HITS), Arepo generates a full-fledged simulation of the universe, taking as input only the observed afterglow of the Big Bang and evolving forward in time for 14 billion years.

„We took all the advantages of previous codes and removed the disadvantages,” explained Springel.

„Our simulations improve over previous ones as much as the Giant Magellan Telescope will improve upon any telescope that exists now,” said Debora Sijacki (CfA).

(When completed later this decade, the Giant Magellan Telescope's 24.5-meter aperture will make it the largest telescope in the world.)

One of Arepo's key advantages is the geometry it uses. Previous simulations divided space into a bunch of cubes of fixed size and shape. Arepo uses a grid that flexes and moves in space to match the motions of the underlying gas, stars, dark matter, and dark energy.

The simulations ran on Harvard's Odyssey high-performance supercomputer, using in total 1024 processor cores. This fast machine allowed the scientists to compress 14 billion years into only a few months – an endeavor that would have kept a desktop computer busy for hundreds of years!

The team's future goals include simulating much larger volumes of the universe at unprecedented resolution, thus creating the largest and most realistic model of the universe ever made.

The team consists of Mark Vogelsberger (CfA), Debora Sijacki (CfA), Dusan Keres (CfA/UCSD), Paul Torrey (CfA), Volker Springel (HITS), and Lars Hernquist (CfA). Their work is described in three papers accepted for publication in the Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Those papers can be found online at http://arxiv.org/abs/1109.1281, http://arxiv.org/abs/1109.3468, and http://arxiv.org/abs/1109.4638.

Headquartered in Cambridge, Mass., the Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) is a joint collaboration between the Smithsonian Astrophysical Observatory and the Harvard College Observatory. CfA scientists, organized into six research divisions, study the origin, evolution and ultimate fate of the universe.

Written by admin

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *