Физики создали самую масштабную и подробную модель Вселенной

Южнокорейские и американские физики создали самую масштабную и подробную модель Вселенной, размером в две трети от ее объема, и опубликовали первые выводы по результатам ее работы в Journal of The Korean Astronomical Society. Модель Horizon Run 3 Чухана Кима из Корейского института специальных исследований включает в себя около 374 миллиардов самостоятельных частиц, которые обладают своими собственными физическими свойствами. Эта модель является «наследницей» предыдущих разработок Кима и его коллег — моделей Horizon Run 1 и 2, которые включали в себя 69 и 216 миллиардов объектов соответственно.

Моделируемые частицы — звезды, скопления или даже галактики — распределены в пределах куба с ребром длиной в 32 миллиарда световых лет, что составляет примерно две трети от протяженности видимой Вселенной — 46 миллиардов световых лет.

Как отмечают авторы статьи, Horizon Run 3 построена на принципах модели холодной темной материи лямбда-CDM — общепринятой теории, признающей существование темной материи и энергии. Модель описывает взаимодействие частиц между собой на любом расстоянии и при любых условиях, что позволяет оценить реалистичность современных представлений об устройстве и развитии Вселенной.

Высокая детализация и огромное количество частиц требует огромных вычислительных мощностей — первичный запуск модели потребовал всех ресурсов корейского суперкомпьютера Tachyon II в течение 20 дней. Этот компьютер занимает 26-е место во всемирном рейтинге вычислителей TOP-500 с совокупной производительностью в 274 терафлопс.

Ученые провели пробное моделирование на основе набора случайных данных и изучили его результаты. В целом модель корректно воспроизводит работу теории лямбда-CDM — красные смещения далеких объектов, их масса и спектр оказались в пределах допустимых значений.

Ким и его коллеги предполагают, что их алгоритм и соответствующее программное обеспечение будут использованы для решения крупномасштабных астрономических задач.

Среди них они называют проблему так называемых барионных акустических осцилляций — «отголоски» рождения Вселенной в виде акустических волн, из-за движения которых возникли неоднородности в распределении материи. Как полагают ученые, огромные масштабы и высочайшая подробность их разработки позволит «поймать» эти волны в будущем.