空前的宇宙模擬系統出爐

科學家利用1.6萬個處理器，不間斷運行了一年多，造出一個對宇宙138億年歷史進行模擬的系統，能看到星系在裏面誕生、演化，看到超新星、黑洞能量噴發出的氣流如何與星系形成迴路，和真實宇宙中的情況基本一致。

一個國際合作組造出了這個迄今為止最細節的宇宙模擬系統TNG50，模擬了約2.3億光年寬度範圍宇宙的情況，包含數萬個星系，追蹤了200多億個代表暗物質、氣體、恆星、超級黑洞等的粒子。

研究者之一佛羅里達大學的物理學副教授托裏（Paul Torrey）說：「TNG50本質上的新特性在於對各個星系巨大的質量和空間的高度模擬，能清晰地看到各個系統內部的結構、形成和演化過程。」

這個系統使用了位於德國的1.6萬個Hazel Hen超級電腦處理器，不間斷運行一年多才獲得此結果。研究人員表示，如果使用單個處理器，需要耗費1.5萬年。

研究者從模擬系統中，看到推理而來的宇宙誕生後湍急的氣雲如何生成星系的情況，看到星系誕生後，多數自然地就會形成扁平盤狀，也會生出旋臂，與實際在宇宙中觀測的結果一樣。

隨著星系持續發展變成越來越規整的扁平的轉盤，科學家還看到了新的現象：星系中心的黑洞和超新星爆炸事件噴發高速氣體的形態，猶如噴泉，從星系上方噴發的高度可達數千光年。

而星系的引力最終又將這些氣體噴流中的大部份物質吸回，分佈在星系的外圍地區，相當於形成一個氣體迴路系統。

從此模擬系統中了解到，這些回收的物質不僅用於生成新的恆星，還起到改變星系結構的作用。這些回收的氣體推動著星系變成更扁、更薄的轉盤。

這項成果發表在2019年12月的《皇家天文學會月刊》（Monthly Notices of the Royal Astronomical Society）上。◇

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