Millennium Run

Millennium Run , eller Millennium Simulation (med hänvisning till dess storlek) är en dator N-kroppssimulering som används för att undersöka hur fördelningen av materia i universum har utvecklats över tiden, i synnerhet hur den observerade populationen av galaxer bildades. Det används av forskare som arbetar inom fysisk kosmologi för att jämföra observationer med teoretiska förutsägelser .

Översikt

En grundläggande vetenskaplig metod för att testa teorier inom kosmologi är att utvärdera deras konsekvenser för de observerbara delarna av universum. Ett observationsbevis är fördelningen av materia, inklusive galaxer och intergalaktisk gas, som observeras idag. Ljus som sänds ut från mer avlägsna materia måste färdas längre för att nå jorden , vilket betyder att titta på avlägsna objekt är som att titta längre tillbaka i tiden . Detta innebär att utvecklingen i tiden av materiefördelningen i universum också kan observeras direkt.

Millenniumsimuleringen drevs 2005 av Virgo Consortium , en internationell grupp av astrofysiker från Tyskland , Storbritannien , Kanada , Japan och USA . Det börjar vid den epok då den kosmiska bakgrundsstrålningen sänds ut, cirka 379 000 år efter att universum började. Den kosmiska bakgrundsstrålningen har studerats genom satellitexperiment , och de observerade inhomogeniteterna i den kosmiska bakgrunden tjänar som utgångspunkt för att följa utvecklingen av motsvarande materiafördelning. Med hjälp av de fysiska lagar som förväntas gälla i de för närvarande kända kosmologierna och förenklade representationer av de astrofysiska processer som observerats påverka verkliga galaxer, tillåts den initiala fördelningen av materia att utvecklas, och simuleringens förutsägelser för bildandet av galaxer och svarta hål registreras .

Sedan Millennium Run-simuleringen avslutades 2005, har en serie av allt mer sofistikerade simuleringar med högre trohet av bildandet av galaxpopulationen byggts inom dess lagrade utdata och har gjorts allmänt tillgängliga över internet. Förutom att förbättra behandlingen av galaxbildningens astrofysik har de senaste versionerna justerat parametrarna för den underliggande kosmologiska modellen för att återspegla förändrade idéer om deras exakta värden. Hittills (mitten av 2018) har mer än 950 publicerade artiklar använt sig av data från Millennium Run, vilket gör det, åtminstone med detta mått, till den astrofysiska simuleringen med högsta effekt genom tiderna.

Storleken på simuleringen

För de första vetenskapliga resultaten, publicerade den 2 juni 2005, spårade Millennium Simulation 2160 3 , eller drygt 10 miljarder, "partiklar". Dessa är inte partiklar i partikelfysisk mening – varje "partikel" representerar ungefär en miljard solmassor av mörk materia . Området i rymden som simulerades var en kub med cirka 2 miljarder ljusår som längd. Denna volym befolkades av cirka 20 miljoner "galaxer". En superdator i Garching , Tyskland, utförde simuleringen, som använde en version av GADGET- koden, i mer än en månad. Utdata från simuleringen behövde cirka 25 terabyte lagringsutrymme.

Första resultaten

Sloan Digital Sky Survey hade utmanat den nuvarande förståelsen av kosmologi genom att hitta svarta hålskandidater i mycket ljusa kvasarer på stora avstånd. Detta innebar att de skapades mycket tidigare än vad som ursprungligen förväntades. Genom att framgångsrikt lyckas producera kvasarer vid tidiga tider, visade Millennium-simuleringen att dessa objekt inte motsäger våra modeller av universums utveckling.

Millennium II

2009 körde samma grupp "Millennium II"-simuleringen (MS-II) på en mindre kub (cirka 400 miljoner ljusår på en sida), med samma antal partiklar men med varje partikel representerande 6,9 ​​miljoner solmassor. Detta är en ganska svårare numerisk uppgift eftersom att dela upp beräkningsdomänen mellan processorer blir svårare när täta klumpar av materia finns. MS-II använde 1,4 miljoner CPU-timmar över 2048 kärnor (dvs ungefär en månad) på Power-6-datorn hos Garching; en simulering kördes också med samma initiala förhållanden och färre partiklar för att kontrollera att funktioner i körningen med högre upplösning också sågs vid lägre upplösning.

Millennium XXL

2010 utfördes 'Millennium XXL'-simuleringen (MXXL), denna gång med en mycket större kub (över 13 miljarder ljusår på en sida) och 6720 3 partiklar som var och en representerar 7 miljarder gånger solens massa. MXXL spänner över en kosmologisk volym som är 216 och 27 000 gånger storleken på Millennium- respektive MS-II-simuleringsboxarna. Simuleringen kördes på JUROPA , en av de 15 bästa superdatorerna i världen 2010. Den använde mer än 12 000 kärnor för motsvarande 300 år CPU-tid, 30 terabyte RAM och genererade mer än 100 terabyte data. Kosmologer använder MXXL-simuleringen för att studera fördelningen av galaxer och mörk materia-halos på mycket stora skalor och hur de mest sällsynta och mest massiva strukturerna i universum uppstod.

Millennium Run Observatory

2012 lanserades projektet Millennium Run Observatory (MRObs). MRObs är ett teoretiskt virtuellt observatorium som integrerar detaljerade förutsägelser för mörk materia (från Millennium-simuleringarna) och för galaxerna (från semi-analytiska modeller) med ett virtuellt teleskop för att syntetisera konstgjorda observationer. Astrofysiker använder dessa virtuella observationer för att studera hur förutsägelserna från Millennium-simuleringarna jämförs med det verkliga universum, för att planera framtida observationsundersökningar och för att kalibrera de tekniker som används av astronomer för att analysera verkliga observationer. En första uppsättning virtuella observationer producerade av MRObs har släppts till den astronomiska gemenskapen för analys via MRObs webbportal. Det virtuella universum kan också nås via ett nytt onlineverktyg, MRObs-webbläsaren, som tillåter användare att interagera med Millennium Run Relational Database där egenskaperna hos miljontals mörk materia halos och deras galaxer från Millennium-projektet lagras. Uppgraderingar av MRObs-ramverket, och dess utvidgning till andra typer av simuleringar, planeras för närvarande.

Se även

Vidare läsning

externa länkar

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Millennium_Run&oldid=1137774982 "