Исследователи из университета Цюриха (University of Zurich) при помощи одного из самых мощных в Европе суперкомпьютеров произвели расчеты самой сложной и крупномасштабной модели, описывающей процессы формирования нашей Вселенной. Гигантский набор данных, которыми оперировала эта модель, включал в себя данные об 25 миллиардах виртуальных галактик, а вся область моделируемого пространства Вселенной была разбита на 2 триллиона «цифровых частиц». Данные, полученные в ходе расчетов математической модели, будут использованы в качестве калибровочных данных для настройки и проверки работоспособности оборудования экспериментов, которые в 2020 году отправятся в космос на борту исследовательского аппарата миссии Euclid, целью которой является изучение природы темной материи и темной энергии.
Группа ученых-физиков и астрофизиков из университета Цюриха в течение трех лет работала над созданием и оптимизацией кода математической модели, которая получила название PKDGRAV3. Этот код оптимизирован так, что при его исполнении максимально эффективно используется память и все другие ресурсы суперкомпьютера «Piz Daint», находящегося в швейцарском Национальном вычислительном центре (CSCS). Полный расчет математической модели Вселенной потребовал 80 часов машинного времени, в течение которого компьютер рассчитывал все изменения движения потоков темной материи, происходящие в двух триллионах (2 x 10^12) единиц, на которые было условно поделено все пространство математической модели.
Благодаря высокой точности производимых вычислений, данные расчетов модели содержат детализированные данные, касающиеся динамики движения потоков темной материи под воздействием ее собственной гравитации. Особое внимание было уделено формированию уплотнений темной материи, областей пространства, в которых формируются огромные галактики, наподобие нашей собственной галактики Млечного Пути. А возможностей математической модели хватало для того, чтобы моделировать процессы формирования галактик, размеры которых составляют десятую часть от размеров Млечного Пути в объеме, равном объему доступной нам части Вселенной.
Созданный в результате расчетов каталог галактик послужит в ближайшее время для проведения оптимизации стратегии наблюдений космического аппарата Euclid, что позволит, в свою очередь, минимизировать количество потенциальных источников ошибок. «Аппарат Euclid составит подробную «голографическую» карту нашей Вселенной, отследив период более чем в 10 миллиардов лет назад» — пишут исследователи, — «В собираемых этим аппаратом данных будет содержаться не только информация о темной материи и энергии. Мы надеемся, что в ней мы найдем некоторые подсказки насчет того, как физика, лежащая за пределами Стандартной Модели, оказывает влияние на процессы Вселенского масштаба. Кроме этого, полученные данные помогут нам внести изменения в Общую теорию относительности Альберта Эйнштейна и, возможно, обнаружить частицы новых типов».
Источник: