Бьющее рекорды моделирование галактического формирования
V-kosmose.com

Бьющее рекорды моделирование галактического формирования

Бьющее рекорды моделирование галактического формирования

Комбинация, объединяющая температуру газа (цвет) и номер ударной волны (яркость). Красный цвет указывает на газ с 10 млн. К в центрах массивных галактических скоплениях, а яркие структуры отображают диффузный газ из межгалактической среды

Разбираясь в звездах и их происхождении, можно больше узнать о том, откуда они пришли. Но масштабность галактики и Вселенной сильно повышает стоимость, сложность и трудоемкость подобных экспериментов. Фактически, их нельзя провести для изучения некоторых аспектов астрофизики, поэтому приходится полагаться на суперкомпьютер.

В попытке сформировать более полную картину галактических формирований команда ученых обратилась к ресурсам суперкомпьютера в Высокопроизводительном вычислительном центре Штутгарт – один из трех суперкомпьютерных объектов мирового класса.

Недавно им удалось расширить свою рекордную симуляцию 2015 года «Illustris» – крупнейшее в мире гидрологическое моделирование создания галактик. Этот метод позволяет точно имитировать движение газа. Звезды создаются из космического газа, а звездный свет предоставляет важные сведения для понимания функционирования Вселенной. Исследователи улучшили масштаб и точность модели, назвав ее «Illustris: The Next Generation».

Магнитное моделирование

Человек не может точно представить, как появилась Вселенная, а компьютерная модель не способна в буквальном смысле воссоздать ее рождение. Вместо этого ученые создают уравнения и прочие базовые условия (наблюдения из разных источников) и заливают данные в масштабный вычислительный куб. Далее используют разные методы для запуска «Вселенной в коробке».

По мере увеличения вычислительной мощности и появления новых технологий, модель способна охватывать большие площади пространства и включать все более сложные явления. В последнем варианте команда создала три универсальных «среза» при разных разрешениях. Наибольший достигает 300 мегапарсек в секунду (1 млрд. световых лет).

В одном из главных анализов ученые переработали симуляцию, чтобы добавить более точный учет магнитных полей. Это важно, ведь магнитное давление, оказываемое на космический газ, может приравниваться к температурному. Если проигнорировать эти моменты, то можно испортить результат.

Исследователи также сделали важный шаг в понимании физики черных дыр. Основываясь на наблюдениях, они знали, что дыры движут космическими высокоэнергетическими газами и выдувают их из галактических скоплений. Это помогает «выключить» звездное рождение в крупных галактиках и наложить ограничение на максимальный размер. Пересмотрев физику черных дыр, удалось увидеть гораздо лучшее согласие между данными и наблюдениями.

Многолетний союз

Команда использует ресурсы Центра Гаусс с 2015 года и запускает имитацию на HLRS с марта 2016-го. Новая модель больше и крупнее оригинала, поэтому ученые уверены, что их данные будут широко использоваться в различных оптимизациях и исследованиях.

Суперкомпьютеры стали важным шагом в исследованиях такого рода. Ведь они позволили преодолеть наиболее фундаментальные проблемы, связанные с масштабным космологическим моделированием. Однако все еще остается возможность улучшения результатов. Расширение ресурсов памяти и обработки в системах следующего поколения позволят моделировать большие объемы Вселенной с более высоким разрешением.