Superkompjuter u Nacionalnoj laboratoriji Oak Ridž u SAD upravo je napravio najveću astrofizičku simulaciju Univerzuma do sada.
U novembru 2024. godine, fizičari su koristili 9.000 računarskih čvorova Frontier superkompjutera da simuliraju zapreminu Univerzuma koji se širi od više od 31 milijarde kubnih megaparseka.
Rezultati projekta, poznatog kao EkaSki, pomoći će astrofizičarima i kosmolozima da shvate evoluciju i fiziku Univerzuma, uključujući ispitivanje misteriozne prirode tamne materije.
„Postoje dve komponente u Univerzumu: tamna materija – koja, koliko znamo, deluje samo gravitaciono – i konvencionalna materija, ili atomska materija“, objašnjava fizičar Salman Habib iz Argonske nacionalne laboratorije u SAD, koji je vodio napore.
„Dakle, ako želimo da znamo šta Univerzum smera, moramo da simuliramo obe ove stvari: gravitaciju, kao i svu drugu fiziku, uključujući vrući gas, i formiranje zvezda, crnih rupa i galaksija; astrofizičku ‘ kuhinjski sudoper’, da tako kažem, ove simulacije su ono što nazivamo simulacijama kosmološke hidrodinamike.
Kada zavirimo kroz svemir, kroz milijarde svetlosnih godina, zavirujemo i kroz vreme. Kao takvi, u stanju smo da sastavimo sliku o tome kako je Univerzum evoluirao. Ali vreme koje je potrebno da se stvari promene na kosmičkim razmerama je ogromno, i ne možemo da vidimo da se te promene dešavaju u realnom vremenu.
Simulacije su jedan od najboljih alata koje imamo da pokušamo da razumemo kako je Univerzum evoluirao. Možemo uključiti brojeve, ubrzati vreme, premotati ga unazad, zumirati, umanjiti i sveukupno samo igrati Vrhovno biće preko ogromnih prostranstava kosmosa.
To zvuči jednostavno, ali nije. Prostor je ogroman i izuzetno složen. Potrebno je mnogo sofisticirane matematike i izuzetno moćan superkompjuter. Čak i tada, postoji mnogo stvari koje bi možda trebalo da budu izostavljene radi efikasnosti. Prethodne simulacije, na primer, morale su da izostave mnoge varijable koje čine hidrodinamičku simulaciju.
„Ako bismo simulirali veliki deo univerzuma koji je pregledao jedan od velikih teleskopa kao što je Rubin opservatorija u Čileu, govorite o gledanju na ogromne delove vremena – milijarde godina ekspanzije“, kaže Habib. „Do nedavno, nismo mogli ni da zamislimo da radimo tako veliku simulaciju kao što je ona osim u aproksimaciji samo gravitacije.“
Bile su potrebne godine usavršavanja algoritama, matematike i hardverskog/hibridnog ubrzanog kosmološkog koda potrebnih za pokretanje EkaSki simulacije.
Ali, sa nadogradnjom koja je Frontier učinila najbržim superkompjuterom na svetu u to vreme, tim je uspeo da poveća veličinu svoje simulacije kako bi modelirao širenje Univerzuma.
Proći će malo vremena pre nego što vidimo bilo kakve objavljene analize zasnovane na simulaciji, ali možete uživati u malom tizeru. Video koji je objavio tim pokazuje masivno jato galaksija koje se spaja u zapremini svemira dimenzija 64 x 64 x 76 megaparseka, ili 311.296 kubnih megaparseka.
Ova zapremina predstavlja samo 0,001 procenat ukupne zapremine simulacije, tako da očekujemo da ćemo u budućnosti videti neke prilično zapanjujuće rezultate.
„Nije samo velika veličina fizičkog domena neophodna za direktno poređenje sa modernim zapažanjima koja su omogućena eksaskalnim računarstvom“, kaže astrofizičar Bronson Meser iz Nacionalne laboratorije Oak Ridž.
„To je takođe dodatni fizički realizam uključivanja bariona i sve druge dinamičke fizike koji ovu simulaciju čini istinskim obilaskom za Frontier.“
