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史上最详尽的宇宙模型：既能追溯所有星系的演化，还能预测未来。追溯|模型|未来|演化|星系---

研究人员开发出了最先进的宇宙模型，这个名为IllustrisTNG的模型将帮助我们进一步了解星系的形成与演化。

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（视频为IllustrisTNG演示的随着时间变化的宇宙磁场强度）

如果你能访问世界上最强大的高性能计算系统之一，你会用它做什么？一个天体物理学团队使用Hazel Hen机器——德国最快的大型计算机，几乎从时间的原点开始，创建出了有史以来最为详尽的全宇宙模拟。

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它被命名为“揭示计划：下一代”

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，简称IllustrisTNG

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它模拟了一个立方体的宇宙，实际上比真正的宇宙小得多。但它选取了宇宙中一个有代表性的区域——每条边长近10亿光年——追踪了其中数百万星系的形成。其规模之大、细节之详尽，使天文学家可以随着恒星的诞生和生命历程，研究星系是如何形成、演化和成长的。

“用望远镜观察星系时，我们只能测量到一定数量的天体。”弗拉泰恩研究所（Flatiron Institute）计算天体物理中心的小组成员施埃·盖纳（Shy Genel）在一份声明中说，“而借助这一模拟，我们可以追踪所有星系的所有属性。不仅仅是一个星系目前的状态，还包括它的整个形成史。”

天文学家经常使用计算机建模来模拟星系形成、暗物质和恒星演化等。但该小组表示，IllustrisTNG将这类模拟推到了新的高度——无论是在尺寸、分辨率还是物理保真度上。

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效果图

上图为效果图，在坍缩的暗物质结构（橙色/白色）周围，宇宙气体（蓝色）冲击波的强度。在冲击宇宙纤维状结构和星系时，宇宙气体加速形成冲击波，其原理和声爆类似。

据声明称，这一新模拟是“有史以来生成的包含信息最丰富的宇宙级模拟”，它以最初的模拟为基础，初始模拟中的每条边长为3.5亿光年。为进行新的模拟，来自五家研究所的天文学家组成研究小组，在两个多月时间里，用到了24,000多个处理器，产生了超过500TB的模拟数据。

“这些数据要分析起来，我们未来几年只怕都闲不下来。”项目负责人、海德堡理论研究所的沃尔克·斯普林格尔（Volker Springel）在声明中表示，“而且对于不同的天体物理过程，它有望提供许多振奋人心的新见解。”

其他参与机构包括马克斯·普朗克天文学和天体物理学研究所、哈佛大学和麻省理工学院。该小组已经在《皇家天文学会月刊》上发表了三篇论文。

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IllustrisTNG的每个模拟都演化出了一大片模拟宇宙，从大爆炸发生之初到今时今日，并且考虑到了促使星系形成的各种物理过程。这些模拟可用来研究有关宇宙及星系演化过程的广泛课题。

参与项目的天体物理学家表示，对于黑洞对暗物质分布的影响、宇宙中重元素的形成过程与分布状态，以及磁场产生的源头等问题，上述新工具提供了关键线索。

斯普林格尔说，IllustrisTNG的模拟实验使用“流体动力学模拟来预测星系的进化过程”，以及“宇宙网”（将星系连接起来的由暗物质构成的庞大纤维状结构）的变化过程，还有将来可能出现的变化，从中展现出了高度的真实性。

该模拟也可以沿时间轴回溯，因此，通过追溯这些模拟星系的历史，天文学家应该能看到地球形成之时，银河系是什么样的。

整个IllustrisTNG项目将包含18个模拟。该小组表示，单个模拟将在物理尺寸、分辨率和复杂性方面各有不同。他们的一些研究将围绕暗物质分布，以及暗能量如何驱动宇宙加速扩张，提供更深入的见解。

但他们也希望IllustrisTNG能作为垫脚石，帮助他们完成更大的模拟项目。在他们的网站上，该小组写道，无论是物理学的进步，抑或是世界上最快的超级计算机系统的性能提升，都可以给未来的项目带来好处。

翻译：雁行

校对：其奇

编辑：漫倩

来源：seeker.com

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