Millennium Run или Millennium Simulation (в зависимости от его размера [1] [2] ) — это компьютерная симуляция N-тел, используемая для исследования того, как распределение материи во Вселенной развивалось с течением времени, в частности, как формировалась наблюдаемая популяция галактик. Она используется учеными, работающими в области физической космологии, для сравнения наблюдений с теоретическими предсказаниями .
Базовый научный метод проверки теорий в космологии — оценить их последствия для наблюдаемых частей Вселенной. Одним из наблюдаемых доказательств является распределение материи, включая галактики и межгалактический газ, которые наблюдаются сегодня. Свет, испускаемый более отдаленной материей, должен пройти большее расстояние, чтобы достичь Земли , а это значит, что наблюдение за далекими объектами похоже на взгляд назад во времени . Это означает, что эволюцию распределения материи во времени во Вселенной также можно наблюдать напрямую.
Моделирование тысячелетия было запущено в 2005 году Консорциумом Virgo , международной группой астрофизиков из Германии , Великобритании , Канады , Японии и США . Оно начинается в эпоху, когда был испущен космический микроволновый фон , примерно через 379 000 лет после начала Вселенной. Космическое фоновое излучение изучалось с помощью спутниковых экспериментов , а наблюдаемые неоднородности в космическом фоне служат отправной точкой для отслеживания эволюции соответствующего распределения материи. Используя физические законы, которые, как ожидается, будут соблюдаться в известных в настоящее время космологиях, и упрощенные представления астрофизических процессов, наблюдаемых для воздействия на реальные галактики, начальному распределению материи позволяют развиваться, и прогнозы моделирования относительно образования галактик и черных дыр записываются.
После завершения моделирования Millennium Run в 2005 году в рамках его сохраненных выходных данных была построена серия все более сложных и более точных симуляций формирования популяции галактик, которые были опубликованы в Интернете. Помимо улучшения обработки астрофизики формирования галактик, последние версии скорректировали параметры базовой космологической модели, чтобы отразить меняющиеся идеи об их точных значениях. На сегодняшний день (середина 2018 года) более 950 опубликованных статей использовали данные Millennium Run, что делает его, по крайней мере по этой мере, самым импактным астрофизическим моделированием всех времен. [3]
Для первых научных результатов, опубликованных 2 июня 2005 года, моделирование тысячелетия отследило 2160 3 , или чуть более 10 миллиардов, «частиц». Это не частицы в смысле физики элементарных частиц — каждая «частица» представляет собой приблизительно миллиард солнечных масс темной материи . [ 1] Моделируемая область пространства представляла собой куб длиной около 2 миллиардов световых лет . [1] Этот объем был населен примерно 20 миллионами «галактик». Суперкомпьютер, расположенный в Гархинге , Германия, выполнял моделирование, которое использовало версию кода GADGET , в течение более месяца. Для вывода моделирования требовалось около 25 терабайт памяти. [4]
Sloan Digital Sky Survey бросил вызов текущему пониманию космологии, обнаружив кандидатов в черные дыры в очень ярких квазарах на больших расстояниях. Это означало, что они были созданы гораздо раньше, чем изначально предполагалось. Успешно управляя созданием квазаров в ранние времена, Millennium Simulation продемонстрировал, что эти объекты не противоречат нашим моделям эволюции Вселенной.
В 2009 году та же группа провела симуляцию «Millennium II» (MS-II) на меньшем кубе (сторона около 400 миллионов световых лет) с тем же числом частиц, но каждая частица представляла 6,9 миллионов солнечных масс. Это довольно сложная численная задача, поскольку разделение вычислительной области между процессорами становится сложнее, когда присутствуют плотные скопления материи. MS-II использовала 1,4 миллиона часов ЦП на 2048 ядрах (т. е. около месяца) на компьютере Power-6 в Гархинге; симуляция также была запущена с теми же начальными условиями и меньшим количеством частиц, чтобы проверить, что особенности в прогоне с более высоким разрешением также видны при более низком разрешении.
В 2010 году была проведена симуляция «Millennium XXL» (MXXL), на этот раз с использованием гораздо большего куба (более 13 миллиардов световых лет по стороне) и 6720 3 частиц, каждая из которых представляет 7 миллиардов масс Солнца. MXXL охватывает космологический объем в 216 и 27 000 раз больше размеров ячеек симуляции Millennium и MS-II соответственно. Моделирование проводилось на JUROPA , одном из 15 лучших суперкомпьютеров в мире в 2010 году. Он использовал более 12 000 ядер для эквивалента 300 лет процессорного времени, 30 терабайт оперативной памяти и сгенерировал более 100 терабайт данных. [5] Космологи используют симуляцию MXXL для изучения распределения галактик и гало темной материи в очень больших масштабах и того, как появились самые редкие и самые массивные структуры во Вселенной.
В 2012 году был запущен проект Millennium Run Observatory (MRObs). MRObs — это теоретическая виртуальная обсерватория, которая объединяет подробные прогнозы для темной материи (из моделирования Millennium) и для галактик (из полуаналитических моделей) с виртуальным телескопом для синтеза искусственных наблюдений. Астрофизики используют эти виртуальные наблюдения для изучения того, как прогнозы из моделирования Millennium сравниваются с реальной вселенной, для планирования будущих наблюдательных обзоров и для калибровки методов, используемых астрономами для анализа реальных наблюдений. Первый набор виртуальных наблюдений, произведенных MRObs, был опубликован астрономическому сообществу для анализа через веб-портал MRObs. Доступ к виртуальной вселенной также можно получить через новый онлайн-инструмент, браузер MRObs, который позволяет пользователям взаимодействовать с реляционной базой данных Millennium Run, где хранятся свойства миллионов гало темной материи и их галактик из проекта Millennium. В настоящее время планируются модернизация платформы MRObs и ее распространение на другие типы моделирования.
{{cite journal}}: Цитировать журнал требует |journal=( помощь )