贯穿138亿年历史 最大型虚拟宇宙供公众探索

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【大纪元2021年09月22日讯】(大纪元记者笛睿编译报导)一个由多国研究人员合作的项目,造出一个有史以来最详细的虚拟宇宙信息册,更重要的是,他们把这套软件免费公开在云服务上,任何研究人员都可以下载使用。

这个虚拟宇宙名为Uchuu,是日本语“外太空”的意思。这是个构建于云计算数据库之上的一种全新的大数据结构:数据立方。它共由2.1万亿个粒子组成,立方体的每一边代表了96.3亿光年的信息。这相当于地球与目前可观测到的最远的星系之间距离的四分之三。Uchuu所展现宇宙的范围和细节都达到了前所未有的程度。

Uchuu侧重于展现宇宙大范围上神秘的暗物质的结构。暗物质不仅控制着星系的形成,也影响着整个宇宙命运。这个模拟宇宙里面展现的结构从最大的星系群,到最小的星系,但是没有具体到恒星和行星,所以先别指望从里面定位找到外星人。

Uchuu在时间尺度上的细节,比起其它虚拟宇宙模型有着很大的优势:它模拟了这个宇宙上下长达138亿年的历史。大爆炸理论认为,这个宇宙从大爆炸至今大约是138亿年的历史,也就是说这个模型包括了宇宙整个发展历史。

西班牙安大路西亚天体物理研究所 (IAA-CSIC)的博士生埃雷萨(Julia F. Ereza)正在使用这个虚拟宇宙辅助她的工作。她说:“Uchuu就像一部时间机器:我们可以前进、后退或停止在一个时间点上,还可以放大看具体一个星系,也可以缩小看整个星系群。通过这个虚拟宇宙,能看到整个宇宙从最初阶段到现在任意一个时间点上的情况。这是研究宇宙需要的一个重要工具。”

Uchuu由来自日本、西班牙、美国、阿根廷、澳大利亚、智利、法国和意大利的研究人员合作,使用当今世界上天文学专用的最强超级计算机ATERUI II建成。

即使这台电脑如此强大,也花了一年的时间才完成所有的计算。项目组负责编写代码的工程师石山智明(Tomoaki Ishiyama)说:“我们用上了它所有的4万200个处理器,每个月有专属的48小时进行工作。一共生成了3拍字节(PB)的数据,相当于894,784,853张1200万像素的照片。”

有人立即会想到,这么大的软件,要用的时候得下载多久啊?研究组表示,他们使用一个高效能的算法把它压缩到只有100太字节(TB)的大小,并汇编成最方便使用的形式。现在任何人都能通过云服务得到这套数据。

研究组表示,下一次数据升级将增加虚拟星系和引力透镜图册的信息。Uchuu是现今大数据科技时代的最新作品,将帮助天文学家解读未来几年来自各种望远镜的大量星系观测数据。

这份研究6月22日发表于《王家天文学会月刊》(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)。◇

责任编辑:朱涵儒

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