Вчені використовують "UniverseMachine" для імітації
Вчені побачили перші натяки на вплив темної матерії на Всесвіт десятиліттями тому, але ми ще багато чого не знаємо про це. Важко визначити природу взаємодій темної матерії, тому що у нас є лише одна Всесвіт, яку слід спостерігати. Ось чому дослідники з університету Арізони створили 8 мільйонів всесвітів з різними умовами всередині суперкомп'ютера.
Наше сучасне розуміння ролі темної матерії обмежене, але більшість дослідників погоджуються з основами. Після Великого вибуху туманний матеріал, який ми знаємо як темна матерія, почав зливатися в хмари, відомі як ореоли темної матерії. Оскільки темна речовина складає більшу частину речовини у Всесвіті, ці ореоли витягують атоми водню із силою тяжіння, внаслідок чого вони зливаються в перші зірки. Багато вчених вважають, що темна речовина продовжує формувати основу галактик і донині.
Прагнучи дізнатися більше про механізми на роботі, астроном Пітер Бехрозі з університету Арізони використовував шкільний суперкомп'ютер, щоб грати в бога і створювати мільйони імітованих всесвітів. Кожен з 8 мільйонів всесвітів мав унікальний набір фізичних констант, щоб допомогти дослідникам зрозуміти, як темна речовина впливає на регулярну матерію з часом. Порівнюючи ці результати з реальним Всесвітом, ми можемо дізнатися, які правила відповідають дійсності. Команда називає це "UniverseMachine".
Суперкомп'ютер Окелотського університету Арізони має 336 вузлів, кожен з якими має два 28-ядерних процесора та 192 ГБ робочої пам'яті. Також є окремий великий вузол пам'яті з 2 терабайтами оперативної пам’яті для обробки особливо великих наборів даних. Behroozi тримав 2000 ядер процесора Ocelote безперервно протягом трьох тижнів, щоб імітувати всі ці всесвіти.
Нам не вистачає технології, щоб імітувати кожен аспект цілого Всесвіту - точне моделювання однієї галактики зайняло б більше обчислювальної потужності, ніж Земля могла зібрати за сто років. Отже, Бехрозі та його колеги зосередили увагу на двох найважливіших властивостях астрономії: масі зірок та швидкості формування нових зірок.
Потроху дослідники відточували властивості, які зробили їх моделювання більш схожими на справжні. Отримані результати можуть змусити переосмислити, як темна речовина впливає і на формування зірок. За словами Бехрозі, більш щільна темна речовина в ранньому Всесвіті, здавалося б, не впливала негативно на швидкість утворення зірок, як очікувалося. Насправді галактики заданого розміру, швидше за все, утворювали зірки з високою швидкістю набагато довше.
Бехрозі схвильований тим, чого ця модель може навчити нас у майбутньому. Незабаром команда планує розширити змінні, змодельовані у Всесвітній машині, включаючи, як часто зірки гинуть у наднових і як темна речовина впливає на форми галактики.