stringtranslate.com

Проект Иллюстрис

Проект Illustris представляет собой продолжающуюся серию астрофизических симуляций, проводимых международным сотрудничеством ученых. [1] Цель состоит в том, чтобы изучить процессы формирования и эволюции галактик во Вселенной с помощью всеобъемлющей физической модели. Первые результаты были описаны в ряде публикаций [2] [3] [4] после широкого освещения в прессе. [5] [6] [7] Проект публично опубликовал все данные, полученные в результате симуляций, в апреле 2015 года. Ключевыми разработчиками симуляции Illustris были Фолькер Шпрингель (Институт астрофизики Макса Планка) и Марк Фогельсбергер (Массачусетский технологический институт). Структура симуляции Illustris и модель формирования галактик использовались для широкого спектра побочных проектов, начиная с Auriga и IllustrisTNG (оба 2017), за которыми последовали Thesan (2021), MillenniumTNG (2022) и TNG-Cluster (2023).


Иллюстрическое моделирование

Обзор

Первоначальный проект Illustris был реализован Марком Фогельсбергером [8] и его коллегами как первое крупномасштабное приложение к формированию галактик с использованием нового кода Arepo Фолькера Спрингеля. [9]

Проект Illustris включал крупномасштабные космологические симуляции эволюции Вселенной , охватывающие начальные условия Большого взрыва , до наших дней, 13,8 миллиардов лет спустя. Моделирование, основанное на самых точных данных и расчетах, доступных в настоящее время, сравнивается с фактическими результатами наблюдаемой Вселенной , чтобы лучше понять природу Вселенной , включая формирование галактик , темную материю и темную энергию . [5] [6] [7]

Моделирование включало множество физических процессов, которые считаются критически важными для формирования галактик. К ним относятся формирование звезд и последующая «обратная связь» из-за взрывов сверхновых, а также формирование сверхмассивных черных дыр, потребление ими близлежащего газа и их множественные режимы энергетической обратной связи. [1] [4] [10]

Изображения, видео и другие визуализации данных для публичного распространения доступны на официальной медиа-странице.

Вычислительные аспекты

Основная симуляция Illustris была запущена на суперкомпьютере Curie в CEA (Франция) и суперкомпьютере SuperMUC в вычислительном центре Лейбница (Германия) . [1] [11] Всего потребовалось 19 миллионов часов ЦП с использованием 8192 ядер ЦП . [1] Пиковое использование памяти составило приблизительно 25 ТБ ОЗУ. [1] Всего в ходе симуляции было сохранено 136 снимков, что в сумме составило более 230 ТБ совокупного объема данных. [2]

Для запуска симуляций Illustris использовался код под названием «Arepo». Он был написан Фолькером Спрингелем, тем же автором, что и код GADGET . Название происходит от Sator Square . Этот код решает связанные уравнения гравитации и гидродинамики, используя дискретизацию пространства на основе движущейся мозаики Вороного . Он оптимизирован для работы на больших суперкомпьютерах с распределенной памятью с использованием подхода MPI .

Публичный выпуск данных

В апреле 2015 года (спустя одиннадцать месяцев после публикации первых статей) команда проекта публично опубликовала все продукты данных из всех симуляций. [12] Все исходные файлы данных можно напрямую загрузить через веб-страницу выпуска данных. Это включает в себя групповые каталоги отдельных гало и субгалов, деревья слияния, отслеживающие эти объекты во времени, полные моментальные данные частиц в 135 различных временных точках и различные дополнительные каталоги данных. В дополнение к прямой загрузке данных веб-API позволяет выполнять многие общие задачи поиска и извлечения данных без необходимости доступа к полным наборам данных.

немецкая почтовая марка

В декабре 2018 года имитация Illustris была отмечена Deutsche Post выпуском специальной серии почтовых марок .

Проекты спин-офф Illustris

Фреймворк моделирования Illustris использовался широким спектром побочных проектов, которые фокусируются на конкретных научных вопросах. IllustrisTNG: Проект IllustrisTNG, «следующее поколение» продолжения оригинального моделирования Illustris, был впервые представлен в июле 2017 года. Группа ученых из Германии и США под руководством профессора Фолькера Шпрингеля. [13] Сначала была разработана новая физическая модель, которая среди прочих функций включала магнитогидродинамику, запланировавшую три моделирования, которые использовали разные объемы с разным разрешением. Промежуточное моделирование (TNG100) было эквивалентно оригинальному моделированию Illustris. В отличие от Illustris, оно было запущено на машине Hazel Hen в Центре высокопроизводительных вычислений в Штутгарте, Германия. Было задействовано до 25 000 компьютерных ядер. В декабре 2018 года данные моделирования из IllustrisTNG были опубликованы публично. Служба данных включает интерфейс JupyterLab . Auriga: Проект Auriga состоит из высокоточных зум-моделей гало темной материи, подобных Млечному Пути, для понимания формирования нашей галактики Млечный Путь. Thesan: Проект Thesan представляет собой версию IllustrisTNG с переносом излучения для исследования эпохи реионизации. MillenniumTNG: MillenniumTNG использует модель формирования галактик IllustrisTNG в большем космологическом объеме для исследования массивного конца функции массы гало для детальных прогнозов космологических зондов. TNG-Cluster: Набор высокоточных зум-моделей скоплений галактик.

Галерея

  • Марка Почтовой службы Германии в честь симуляции Illustris (2018)
    Марка Почтовой службы Германии в честь симуляции Illustris (2018)
  • Галактики, предсказанные с помощью моделирования Illustris
    Галактики, предсказанные с помощью моделирования Illustris
  • IllustrisTNG: продолжение моделирования Illustris
    IllustrisTNG: продолжение моделирования Illustris

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ abcde Staff (14 июня 2014 г.). "The Illustris Simulation - Towards a predictive theory of galaxy formation" . Получено 16 июля 2014 г. .
  2. ^ ab Vogelsberger, Mark; Genel, Shy; Springel, Volker; Torrey, Paul; Sijacki, Debora ; Xu, Dandan; Snyder, Greg; Nelson, Dylan; Hernquist, Lars (14 мая 2014 г.). «Представляем проект Illustris: моделирование совместной эволюции темной и видимой материи во Вселенной». Monthly Notices of the Royal Astronomical Society . 444 (2): 1518–1547. arXiv : 1405.2921 . Bibcode : 2014MNRAS.444.1518V. doi : 10.1093/mnras/stu1536 . S2CID  16470101.
  3. ^ Дженел, Шай; Фогельсбергер, Марк; Спрингель, Фолькер; Сиджацки, Дебора ; Нельсон, Дилан; Снайдер, Грег; Родригес-Гомес, Висенте; Торри, Пол; Хернквист, Ларс (15 мая 2014 г.). «Моделирование Illustris: эволюция популяций галактик в космическом времени». Monthly Notices of the Royal Astronomical Society . 445 (1): 175–200. arXiv : 1405.3749 . Bibcode : 2014MNRAS.445..175G. doi : 10.1093/mnras/stu1654 . S2CID  18372674.
  4. ^ ab Vogelsberger, M.; Genel, S.; Springel, V.; Torrey, P.; Sijacki, D .; Xu, D.; Snyder, G.; Bird, S.; Nelson, D.; Hernquist, L. (8 мая 2014 г.). «Свойства галактик, воспроизведенные с помощью гидродинамического моделирования». Nature . 509 (7499): 177–182. arXiv : 1405.1418 . Bibcode :2014Natur.509..177V. doi :10.1038/nature13316. PMID  24805343. S2CID  4400772.
  5. ^ ab Aguilar, David A.; Pulliam, Christine (7 мая 2014 г.). "Astronomers Create First Realistic Virtual Universe - Release No.: 2014-10". Гарвард-Смитсоновский центр астрофизики . Получено 16 июля 2014 г.
  6. ^ ab Overbye, Dennis (16 июля 2014 г.). "Stalking the Shadow Universe". The New York Times . Получено 16 июля 2014 г.
  7. ^ ab Nemiroff, R.; Bonnell, J., ред. (12 мая 2014 г.). "Illustris Simulation of the Universe". Astronomy Picture of the Day . NASA . Получено 16 июля 2014 г.
  8. ^ "MIT Department of Physics". web.mit.edu . Получено 22 ноября 2018 г. .
  9. ^ Фогельсбергер, Марк; Сиджацки, Дебора ; Кереш, Душан; Спрингель, Фолькер; Хернквист, Ларс (5 сентября 2012 г.). «Космология движущейся сетки: численные методы и глобальная статистика». Monthly Notices of the Royal Astronomical Society . 425 (4): 3024–3057. arXiv : 1109.1281 . Bibcode : 2012MNRAS.425.3024V. doi : 10.1111/j.1365-2966.2012.21590.x . ISSN  0035-8711. S2CID  118472303.
  10. ^ Фогельсбергер, Марк; Дженел, Шай; Сиджацки, Дебора ; Торри, Пол; Спрингель, Фолькер; Хернквист, Ларс (23 октября 2013 г.). «Модель для космологических симуляций физики формирования галактик». Monthly Notices of the Royal Astronomical Society . 436 (4): 3031–3067. arXiv : 1305.2913 . Bibcode : 2013MNRAS.436.3031V. doi : 10.1093/mnras/stt1789 . ISSN  1365-2966. S2CID  119200587.
  11. ↑ Манн, Адам (7 мая 2014 г.). «Суперкомпьютеры моделируют Вселенную с небывалой детализацией». Wired . Получено 18 июля 2014 г.
  12. ^ Нельсон, Д.; Пиллепич, А.; Генель, С.; Фогельсбергер, М.; Спрингель, В.; Торри, П.; Родригес-Гомес, В.; Сиджаки, Д. ; Снайдер, Г.Ф.; Гриффен, Б.; Мариначчи, Ф.; Блеча, Л.; Продажи, Л.; Сюй, Д.; Хернквист, Л. (14 мая 2014 г.). «Моделирование Illustris: выпуск общедоступных данных». Астрономия и вычислительная техника . 13 :12–37. arXiv : 1504.00362 . Бибкод : 2015A&C....13...12N. doi : 10.1016/j.ascom.2015.09.003. S2CID  30423372.
  13. ^ "Митарбайтер | Институт астрофизики Макса Планка" . www.mpa-garching.mpg.de . Проверено 22 ноября 2018 г.

Внешние ссылки