这个令人兴奋的景象是有史以来最大的宇宙模拟

美国橡树岭国家实验室的一台超级计算机刚刚完成了迄今为止最大的宇宙天体物理模拟。

2024 年 11 月，物理学家使用了 9000 个前沿超级计算机模拟膨胀宇宙的体积，测量超过 310 亿立方兆秒差距。

该项目的成果称为ExaSky 公司将帮助天体物理学家和宇宙学家了解宇宙的演化和物理学，包括探索宇宙的神秘性质暗物质.

“宇宙中有两个组成部分：暗物质——据我们所知，它只在引力作用下相互作用——和常规物质，或原子物质，”物理学家萨尔曼·哈比卜 （Salman Habib） 解释道领导这项工作的美国阿贡国家实验室。

“所以，如果我们想知道宇宙在做什么，我们需要模拟这两件事：引力以及包括热气体在内的所有其他物理学，以及恒星的形成。黑洞和星系;可以说是天体物理学的“厨房水槽”。这些模拟就是我们所说的宇宙学流体动力学模拟。

当我们穿越太空，跨越数十亿光年时，我们也在穿越时间。因此，我们能够拼凑出宇宙如何演化的画面。但是，宇宙尺度上的变化需要很长时间，我们无法实时看到这些变化。

模拟是我们尝试了解宇宙如何演化的最佳工具之一。我们可以插入数字、加快时间、倒带、放大、缩小，总的来说，只是在广阔的宇宙中扮演至高无上的存在。

这听起来很简单，但事实并非如此。空间很大，而且异常复杂。它需要大量复杂的数学运算，以及一台极其强大的超级计算机。即便如此，为了效率，可能还有很多事情需要省略。例如，以前的仿真不得不省略构成流体动力学仿真的许多变量。

“如果我们要模拟由智利鲁宾天文台等大型望远镜之一探测到的宇宙的很大一部分，你说的是巨大的时间块——数十亿年的膨胀。”哈比卜 说.“直到最近，我们甚至无法想象做这样一个大型的仿真，除了仅重力近似。”

我们花了数年时间来完善运行 ExaSky 模拟所需的算法、数学和硬件/混合加速宇宙学代码。

但是，随着升级使 Frontier 成为当时世界上最快的超级计算机，该团队能够增加模拟的规模，以模拟宇宙的膨胀。

我们还需要一段时间才能看到任何基于模拟的已发布分析，但您可以欣赏一些预告片。该团队发布的一段视频显示，一个巨大的星系团聚集在一个尺寸为 64 x 64 x 76 兆秒差距或 311,296 立方兆秒差距的空间体积中。

这个体积仅占整个模拟体积的 0.001%，因此我们预计未来会看到一些非常令人兴奋的结果。

“这不仅是因为物理域的庞大规模，这是与百万兆次级计算实现的现代调查观测进行直接比较所必需的。”天体物理学家 Bronson Messer 说橡树岭国家实验室。

“还包括重子和所有其他动态物理学的额外物理真实感，使这种模拟成为现实杰作为 Frontier 的。

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