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長個宇宙出來~多用超級電腦可助一臂之力!

2012/08/28 | | 標籤:

由哈佛大學建置的「奧德賽高效能超級電腦」,協助科學家創造了一個新版的宇宙演化的動畫模擬,逼真度號稱是當今之最。

由「哈佛史密松天文物理研究中心」和「海德堡理論研究所」研究員合力開發出來的一種新的計算法,可以精確模擬出一個橫跨宇宙幾十億年光陰,容納上千個星系如何誕生和演化的模擬模型。這個名為Arepo的新軟體,在經過一番去蕪存菁、廣納其他模型的優點於一身之後,可模擬出具有更多細節的宇宙演化過程,也讓宇宙學學者得到更佳研究工具。從事這次這個模擬研究的天文物理學者Volker Springel在哈佛史密松天文物理研究中心發佈的新聞稿中表示,這個模型以觀測到的大霹靂餘暉為輸入值,能精確模擬出局部宇宙的演化。另一位研究員Mark Vogelsberger表示,在鄰近宇宙我們所看到的各式各樣的不同類型的星系,在這個系統中都可以成功模擬得出來。

研究員所做的創新是,以「會伸縮、會移動的格線」去取代以往那種「大小固定、形狀固定的立方體」,這更接近空間中實際的情形,也是取得更精細而正確模擬結果的關鍵,前者(移動網格法)能更逼真模擬出氣體、恆星、暗物質和暗能量的運動,而後者所得到的模擬結果有時不免有一些模糊、呈斑點狀的星系。在這種「移動網格」的新方法之下,譬如我們的銀河系這個有漩臂特徵的星系為例,寬廣的盤面上伸出漩渦狀的漩臂結構,就的確能重現在模擬結果中。

毫無疑問的是,這種以流體力學為基礎的計算模型,需要更龐大的計算力。

但是如果使用像「奧德塞」這麼一台有著1,024個處理器核心的超級電腦來跑程式的話,那麼,把宇宙140億年的演化濃縮在幾個月的計算時間裡,已不再是遙不可及。

另一位參與本研究的天文物理學者Debora Sijacki認為,新出爐的Arepo軟體程式對天文物理學界帶來的貢獻,可堪比擬為將在2020年建造完成的那座「巨麥哲倫望遠鏡」,因二者同樣都是劃時代的重要一大步。該團隊下階段將挑戰的目標將會是,以更高解析度去模擬比「鄰近宇宙」更大的範圍。(Lauren 譯)

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