迄今最详细宇宙模型建成

科学日报，北京，11月21日(记者刘霞)——一个国际研究小组最近创造了迄今为止最详细的大尺度宇宙模型TNG50。这个虚拟宇宙的“青年”年龄约为138亿年，宽2.3亿光年。它包含了成千上万个处于进化过程中的星系。星系的细节相当于单个星系模型中的细节。该模型追踪了代表暗物质、气体、恒星和超大质量黑洞的200多亿个粒子。

根据美国趣味科学网站20日的一份报告，这一模型具有前所未有的分辨率和规模，使研究人员能够了解关于宇宙过去的重要信息，揭示宇宙中各种壮观的星系是如何演变成今天的样子的，以及恒星爆炸和黑洞是如何引发这些星系演变的。

德国慕尼黑马克斯·普朗克天体物理研究所的博士后研究员迪伦·尼尔森说:“我们在模型中看到了没有明确编入模拟代码的现象。这些现象自然发生，并且来自模型宇宙的基本物理成分的复杂相互作用。”

这些现象对于理解宇宙是如何在大爆炸138亿年后变成今天的样子至关重要。研究人员可以在模型中直接观察宇宙诞生后不久从湍流气体云中出现的星系。他们发现，银河系周围常见的盘状星系在模拟中自然出现，并产生内部结构，包括从其中心超大质量黑洞延伸出来的旋臂、凸起和条纹。当他们将模拟宇宙与现实生活中的观测结果进行比较时，他们发现星系团的数量与实际情况相符。

研究小组表示，他们还远未完成对模型的分析。他们计划公开发布所有数据，供世界各地的天文学家研究虚拟宇宙。

“这些模拟是巨大的数据集，我们可以通过分析和理解其中星系的形成和演化获得大量信息，”研究伙伴、佛罗里达大学物理学副教授保罗·托雷说。

这一模拟是由德国黑兹尔·亨超级计算机的16，000个处理器连续运行一年多产生的。这是历史上计算最密集的天体模拟之一。

TNG50是IllustrisTNG项目创建的最新模拟，旨在通过构建大规模宇宙模型，在不牺牲单个星系的精细度的情况下，描绘出宇宙自大爆炸以来是如何演化的完整画面。