Co je simulace tisíciletí?

Millennium Simulation, formally známý jako Millennium Run, je jednou z největších simulací vývoje vesmíru. Simulace tisíciletí byla vyvinuta v roce 2005 konsorciem Panna, skupinou astrofyziků z Německa, Velké Británie, Kanady, Japonska a USA. Simulace, která probíhala na superpočítači v německém Garchingu, zahrnovala přes 10 miliard „částic“ simulujících 20 milionů galaxií a kvasarů ve virtuální krychli asi 2 miliardy světelných let na straně. Simulace tisíciletí byla vytvořena jako nástroj k vytváření předpovědí o rozsáhlé struktuře vesmíru a jejich porovnání s pozorovacími údaji a teoriemi astrofyziků.

Simulace tisíciletí začíná asi 379 000 let po Velkém třesku, před 13,7 miliardami let, kdy byl vesmír extrémně hustý a horký. A v té době se hmota skládala z plazmy elektronů, fotonů a baryonů a vesmír se koupal v radiačním toku. Jak se vesmír rozšiřoval a ochladil, dosáhl kritické teploty - asi 3000 K - a začal se „oddělit“ od záření a nezávislé hmoty. Tato událost vytvořila kosmické mikrovlnné záření na pozadí, které dnes saturuje vesmír a má univerzální teplotu asi 2,7 K. Díky podrobnému pozorování kosmického mikrovlnného pozadí mají fyzici dobrou představu o stavu vesmíru v okamžiku oddělení. , a tato informace byla naprogramována do simulace tisíciletí, aby sloužila jako její původní stav.

Po spuštění simulace tisíciletí na výkonném superpočítači déle než měsíc získalo konsorcium Panny své výsledky - přes 25 terabajtů (TB) dat, což je dost, aby se vešlo na 5 300 DVD. Výstup je zobrazen ve vizuální podobě a vypadá jako jemná trojrozměrná síť vláken s fraktální sebepodobností na více vrstvách organizace. Tato vlákna jsou ve skutečnosti temnou hmotou, která tvoří většinu hmoty ve vesmíru. Temnou hmotu nelze vidět přímo, ale její existenci lze odvodit z jejího gravitačního vlivu na viditelnou hmotu. V modelu lze vlákna vidět přímo, něco nemožného se skutečnou temnou hmotou.

Spuštění simulace tisíciletí dalo astrofyzikům množství nových údajů o tom, jak by se vesmír mohl vyvinout, a předpovídá strukturu „superklastru“, kterou pozorujeme z astronomických dat. Jedním z prvních výsledků odvozených ze simulace tisíciletí bylo to, že černé díry se dokázaly vytvořit dříve, než se dříve myslelo, něco podporovaného experimentálními údaji ze Sloan Digital Sky Survey, které však napadají naše současné kosmologické modely.