貫穿138億年歷史 最大型虛擬宇宙供公眾探索

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【大紀元2021年09月22日訊】(大紀元記者笛睿編譯報導)一個由多國研究人員合作的項目,造出一個有史以來最詳細的虛擬宇宙信息冊,更重要的是,他們把這套軟件免費公開在雲服務上,任何研究人員都可以下載使用。

這個虛擬宇宙名為Uchuu,是日本語「外太空」的意思。這是個構建於雲計算數據庫之上的一種全新的大數據結構:數據立方。它共由2.1萬億個粒子組成,立方體的每一邊代表了96.3億光年的信息。這相當於地球與目前可觀測到的最遠的星系之間距離的四分之三。Uchuu所展現宇宙的範圍和細節都達到了前所未有的程度。

Uchuu側重於展現宇宙大範圍上神秘的暗物質的結構。暗物質不僅控制著星系的形成,也影響著整個宇宙命運。這個模擬宇宙裡面展現的結構從最大的星系群,到最小的星系,但是沒有具體到恆星和行星,所以先別指望從裡面定位找到外星人。

Uchuu在時間尺度上的細節,比起其它虛擬宇宙模型有著很大的優勢:它模擬了這個宇宙上下長達138億年的歷史。大爆炸理論認為,這個宇宙從大爆炸至今大約是138億年的歷史,也就是說這個模型包括了宇宙整個發展歷史。

西班牙安大路西亞天體物理研究所 (IAA-CSIC)的博士生埃雷薩(Julia F. Ereza)正在使用這個虛擬宇宙輔助她的工作。她說:「Uchuu就像一部時間機器:我們可以前進、後退或停止在一個時間點上,還可以放大看具體一個星系,也可以縮小看整個星系群。通過這個虛擬宇宙,能看到整個宇宙從最初階段到現在任意一個時間點上的情況。這是研究宇宙需要的一個重要工具。」

Uchuu由來自日本、西班牙、美國、阿根廷、澳大利亞、智利、法國和意大利的研究人員合作,使用當今世界上天文學專用的最強超級計算機ATERUI II建成。

即使這台電腦如此強大,也花了一年的時間才完成所有的計算。項目組負責編寫代碼的工程師石山智明(Tomoaki Ishiyama)說:「我們用上了它所有的4萬200個處理器,每個月有專屬的48小時進行工作。一共生成了3拍字節(PB)的數據,相當於894,784,853張1200萬像素的照片。」

有人立即會想到,這麼大的軟件,要用的時候得下載多久啊?研究組表示,他們使用一個高效能的算法把它壓縮到只有100太字節(TB)的大小,並匯編成最方便使用的形式。現在任何人都能通過雲服務得到這套數據。

研究組表示,下一次數據升級將增加虛擬星系和引力透鏡圖冊的信息。Uchuu是現今大數據科技時代的最新作品,將幫助天文學家解讀未來幾年來自各種望遠鏡的大量星系觀測數據。

這份研究6月22日發表於《王家天文學會月刊》(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)。◇

責任編輯:朱涵儒

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