Суперкомпьютер из Национальной лаборатории Оук-Ридж в США осуществил крупнейшее на сегодняшний день астрофизическое моделирование Вселенной. Физики использовали 9000 вычислительных узлов суперкомпьютера Frontier, чтобы смоделировать объем расширяющейся Вселенной размером более 31 миллиарда кубических мегапарсек.
Астрономы создали модель 31 миллиарда кубических мегапарсек Вселенной
Суперкомпьютер из Национальной лаборатории Оук-Ридж в США осуществил крупнейшее на сегодняшний день астрофизическое моделирование Вселенной. Физики использовали 9000 вычислительных узлов суперкомпьютера Frontier, чтобы смоделировать объем расширяющейся Вселенной размером более 31 миллиарда кубических мегапарсек.
Кадр фрагмента модели 64х64х76 мегапарсек Вселенной. Argonne National Laboratory
Когда мы смотрим сквозь пространство и с помощью телескопов преодолеваем миллиарды световых лет, мы смотрим и сквозь время. Таким образом, мы можем составить картину того, как развивалась Вселенная. Но увидеть Вселенную в движении мы не можем, слишком медленно она формировалась. Компьютерная симуляция может помочь «сжать» миллиарды лет в минуты и секунды.
Результаты проекта под названием ExaSky помогут астрофизикам и космологам понять эволюцию и физику Вселенной, в том числе исследовать загадочную природу темной материи.
«Во Вселенной есть два компонента: темная материя, которая, насколько нам известно, взаимодействует только гравитационно, и обычная, или атомная, материя», — объясняет физик Салман Хабиб из Аргоннской национальной лаборатории (США), возглавлявший работу. — Поэтому, если мы хотим узнать, чем живет Вселенная, нам нужно смоделировать обе эти вещи: гравитацию и остальную физику, включая горячий газ, образование звезд, черных дыр и галактик; так сказать, астрофизическую «кухню». Такие симуляции мы называем симуляциями космологической гидродинамики».
Сквозь время
Кадр из симуляции, показывающий небольшой объем моделируемого пространства размером 64 х 64 х 76 мегапарсек (слева) и увеличенную область этого объема (справа).
Когда мы смотрим сквозь пространство, преодолевая миллиарды световых лет, мы смотрим и сквозь время. Таким образом, мы можем составить картину того, как развивалась Вселенная. Но время, необходимое для изменений в космических масштабах, огромно.
Моделирование — один из лучших инструментов, с помощью которого мы пытаемся понять, как развивалась Вселенная. Мы можем подставлять цифры, ускорять время, перематывать его назад, увеличивать и уменьшать масштаб и в целом просто играть в Высшее Существо на огромных пространствах космоса.
Звучит просто, но это не так. Космос огромен и необычайно сложен. Для этого требуется сложнейшая математика и чрезвычайно мощный суперкомпьютер. Но даже в этом случае есть много вещей, которые придется опустить ради эффективности. Например, в предыдущих моделях приходилось опускать многие переменные, составляющие гидродинамическую симуляцию.
Этот объем составляет всего 0,001 процента от всего объема симуляции, так что в будущем мы ожидаем увидеть умопомрачительные результаты.
Потребовались годы совершенствования алгоритмов, математики и аппаратного/гибридного ускоренного космологического кода, необходимого для запуска симуляции ExaSky.
Но благодаря модернизации, сделавшей Frontier самым быстрым суперкомпьютером в мире на тот момент, команда смогла увеличить размер своей симуляции для моделирования расширения Вселенной.