Астрономи створили неймовірно реалістичну і докладну математичну модель Всесвіту
Вченим-астрономам вдалося зробити те, на тлі чого симуляція типу "Матриці" виглядає стародавній комп'ютерною грою 1980-х років. Вони за допомогою комплекту програм комп'ютерного моделювання "Illustris" створили неймовірно реалістичну математичну модель Всесвіту, яка охоплює період її розвитку, рівний 13 мільйонів років. Віртуальне космічний простір моделюється з неймовірно високою роздільною здатністю, а область модельованого простору являє собою куб з гранню, довжиною 350 мільйонів світлових років.
"До останнього моменту часу на Землі ще не було створено такої масштабної математичної моделі Всесвіту, що має, до того ж, високу роздільну здатність" - розповідає Марк Фогелсбергер (Mark Vogelsberger), вчений-астрофізик з Центру астрофізики Гарварду-Смітсона (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, CfA), який очолював міжнародну групу проекту, що складається з учених з різних країн.
Попередні спроби створення математичної моделі Всесвіту натикалися на перешкоду у вигляді недостатніх обчислювальних потужностей, які не могли забезпечити складні фізичні розрахунки. В результаті цього попередні математичні моделі або мали недостатню роздільну здатність, або охоплювали собою лише малу частину Всесвіту. Крім цього, недостатня обчислювальна потужність не могла забезпечити якісну зворотний зв'язок між основною моделлю і моделями высокоэнегретических астрофізичних явищ відносно невеликого масштабу, таких, як формування нових зірок, вибухів наднових і появи надмасивних чорних дір.
Програма Illustris, реалізована на сучасних технологіях комп'ютерного моделювання, дозволяє створити досить детальну модель Всесвіту, що складається з 12 мільярдів тривимірних "пікселів". Кожен з цих пікселів також є більш примітивною моделлю області простору, останньою в собі як звичайну, так і темну матерію. На створення математичної моделі пішло в цілому п'ять років наполегливої праці вчених, а фактичні розрахунки математичної моделі зайняли близько трьох місяців роботи суперкомп'ютера, в складі якого знаходиться близько 8 тисяч процесорів. Якщо б ця модель розраховувалася за допомогою звичайного комп'ютера середньої конфігурації, той час розрахунків склало б близько 2 тисяч років.
Розрахунки математичної моделі Всесвіту починаються з моменту 12 мільйонів років потому моменту Великого Вибуху. До кінця розрахунків в кубі модельованого простору знаходилося більше 41 тисячі галактик. Також у віртуальному Всесвіті сформувалися і астрономічні об'єкти більшого класу, такі, як скупчення галактик, вузли і порожнечі глобальної космічної мережі. А на самому маленькому рівні математична модель дозволяла змоделювати хімічні і фізичні процеси, що відбуваються в окремо взятих зірки та галактики.
"Математична модель Illustris являє собою свого роду машину часу. Маючи на руках дані розрахунків, ми можемо вільно переміщатися в часі вперед і назад в межах часового проміжку математичного моделювання. У будь-який момент ми можемо натиснути на паузу" і збільшити масштаб зображення до рівня окремої галактики або скупчення галактик" - розповідає Ши Женел (Shy Genel), вчений з центру CfA.