一個國際科研團(tuán)隊最近創(chuàng)建了迄今最詳細(xì)的大尺度宇宙模型TNG50。這一虛擬宇宙“芳齡”約138億歲、寬約2.3億光年，包含數(shù)萬個正處于演化中的星系，星系的細(xì)節(jié)程度與單星系模型中的相當(dāng)。該模型跟蹤了200多億個代表暗物質(zhì)、氣體、恒星和超大質(zhì)量黑洞的粒子。

據(jù)美國趣味科學(xué)網(wǎng)站20日報道，這一模型擁有前所未有的分辨率和規(guī)模，使研究人員能了解有關(guān)宇宙過去的重要信息，揭示宇宙間各種曼妙多姿的星系如何演化為如今這般“模樣”，以及恒星爆炸和黑洞如何觸發(fā)了星系的這些演化。

研究合作者、德國慕尼黑馬克斯·普朗克天體物理學(xué)研究所博士后迪倫·尼爾森說：“我們在模型中看到了未明確編程到模擬代碼中的現(xiàn)象，這些現(xiàn)象以自然方式出現(xiàn)，來自模型宇宙基本物理成分的復(fù)雜相互作用。”

這些現(xiàn)象對于理解宇宙如何在大爆炸后138億年間變成如今這般“樣貌”至關(guān)重要。研究人員可在模型中直接觀測宇宙誕生不久后，從湍流的氣體云中出現(xiàn)的星系。他們發(fā)現(xiàn)，銀河系周圍很常見的盤狀星系在模擬中自然出現(xiàn)，且產(chǎn)生了內(nèi)部結(jié)構(gòu)，包括從其中央超大質(zhì)量黑洞延伸出旋臂、凸起和條形。當(dāng)他們將模擬宇宙與現(xiàn)實生活中的觀察結(jié)果比較時發(fā)現(xiàn)，星系的群落在數(shù)量上與實際情況吻合。

研究團(tuán)隊稱，他們還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有完成對模型的剖析。他們計劃公開發(fā)布所有數(shù)據(jù)，供世界各地天文學(xué)家研究這一虛擬宇宙。

研究合作者、美國佛羅里達(dá)大學(xué)物理學(xué)副教授保羅·托瑞說：“這些模擬是巨大的數(shù)據(jù)集，我們可以通過剖析并了解其中星系的形成和演化來獲得大量信息。”

這一模擬由德國Hazel Hen超級計算機(jī)的16000個處理器連續(xù)運(yùn)行一年多生成，是歷史上計算量最大的天體模擬之一。

TNG50是IllustrisTNG項目創(chuàng)建的最新模擬，該項目旨在通過構(gòu)建大尺度宇宙模型，在不犧牲單個星系精細(xì)度的情況下，繪制出宇宙自大爆炸以來如何演化的完整圖景。(記者劉霞)