Содержание
Общий объем данных превышает 2,5 петабайта — это сопоставимо примерно с полумиллионом HD-фильмов.
Проект FLAMINGO, результаты которого опубликованы на arXiv, представил один из крупнейших наборов космологических симуляций, созданных на сегодняшний день.
Масштаб, сопоставимый с «цифровой Вселенной»
FLAMINGO (Full-hydro Large-scale structure simulations with All-sky Mapping) — это серия численных моделей, которые воспроизводят эволюцию космоса от первых стадий после Большого взрыва до формирования галактик, скоплений и космической сети.
Смысл таких расчетов в том, чтобы получить не статичную картину, а «развивающуюся Вселенную», где можно проследить, как из небольших неоднородностей распределения вещества формируются крупные структуры — галактики, нити и пустоты.
Современные наблюдения дают крайне детализированную картину неба, но сами по себе они не объясняют, как именно формировались наблюдаемые структуры. Для этого и нужны такие модели, как FLAMINGO.
Что именно моделирует проект
Ключевая особенность проекта — попытка объединить разные физические компоненты в одной системе расчетов. В отличие от упрощенных моделей, здесь одновременно учитываются:
- обычная барионная материя (из нее состоят звезды, планеты и газ),
- темная материя, определяющая гравитационную структуру Вселенной,
- темная энергия, влияющая на ускоренное расширение космоса.
Такое объединение позволяет воспроизводить процессы сразу на нескольких уровнях. Например, модель одновременно описывает:
- турбулентные процессы в газе внутри галактик,
- образование звездных систем,
- распределение галактик в масштабах сотен миллионов световых лет.
Именно эта связность делает симуляцию полезной для сопоставления с наблюдательными данными.
Почему нужен такой объем данных
Одна из задач проекта — моделирование редких космических объектов. К ним относятся массивные скопления галактик, квазары высокой светимости и экстремальные гравитационные структуры.
В небольших симуляциях такие объекты либо не возникают, либо появляются слишком редко, чтобы делать статистически надежные выводы. Увеличение масштаба до уровней FLAMINGO повышает вероятность их воспроизведения и позволяет изучать их свойства более системно.
Дополнительный эффект — возможность проверять космологические модели в условиях, приближенных к наблюдаемой Вселенной.
Как отметил Йооп Шайе из Лейденского университета, соавтор проекта:
«Эти симуляции позволяют нам отслеживать рост космических структур в обширных областях космоса, одновременно моделируя сложную физику формирования галактик».
Он подчеркнул, что открытый доступ к данным позволит научному сообществу тестировать собственные гипотезы и сравнивать результаты на единой вычислительной базе.
Матье Шаллер из того же университета добавил:
«Открытый доступ к наборам данных такого масштаба может значительно ускорить научный прогресс».
Зачем это нужно современной астрономии
Следующий шаг в наблюдательной космологии связан с новыми телескопами и обзорами неба, которые будут собирать данные с беспрецедентной точностью. Однако интерпретация этих данных требует теоретических моделей сопоставимого уровня детализации.
FLAMINGO выполняет роль такого «теоретического полигона». Исследователи могут менять параметры физики, проверять разные сценарии формирования структур и сравнивать результаты с наблюдениями.
Таким образом астрономия постепенно смещается от наблюдения к вычислительным экспериментам. Вместо того чтобы только фиксировать структуру космоса, ученые получают возможность воспроизводить ее развитие в цифровой среде и проверять, какие физические законы лучше всего объясняют наблюдаемую картину.