Twój komputer przetwarzałby to przez 2 tys. lat - zobacz 13 miliardów lat historii kosmosu w formie trójwymiarowej symulacji
Wszechświat obserwowany przez astronomów to jakby jedna klatka w fascynującym filmie. Często jest to klatka przedstawiająca wydarzenia sprzed milionów lat – bo tak długo biegło światło do oczu astronoma. Aby wyobrazić sobie wszechświat w ruchu i przemiany w nim zachodzące, astronomowie tworzą, często bardzo szczegółowe, symulacje.
Astronomowie pracujący w Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics stworzyli Illustris – wyjątkowo szczegółową, obejmującą 13 miliardów lat historii kosmosu, symulację. Symulacja ta pokazuje ewolucję Wszechświata w sześcianie o symulowanej szerokości 350 milionów lat świetlnych.
Jak twierdzi prowadzący eksperyment Mark Vogelsberg, do tej pory nie istniała symulacja, która potrafiłaby pokazać zjawiska zarówno w najmniejszej jak i w największej skali. Dodatkowo, żadna z wcześniejszych symulacji nie obejmowała tak dużego wycinka przestrzeni kosmicznej. Zazwyczaj były to programy specjalizowane, prezentujące np. formowanie się supernowej lub narodziny czarnej dziury.
Wycinek kosmosu symulowany przez Illustris składa się z 12 miliardów „trójwymiarowych pixeli” w których każdy posiada przypisane fizyczne cechy takie jak masa czy wektor prędkości.
Zespół astrofizyków pracował na programem przez pięć lat. Obliczenia symulacyjne trwały nieprzerwanie przez trzy miesiące pracy aplikacji uruchomionej na ośmiu tysiącach procesorów działających równolegle. Gdyby użyto do tego komputera typu desktop o przeciętnej dzisiaj mocy potrzeba byłoby ponad 2000 lat aby dokończyć obliczenia.
Okres objęty symulacją zaczyna się 12 milionów lat od Wielkiego Wybuchu. W momencie który w symulacji jest czasami współczesnymi, w sześcianie który można obserwować w Illustris można naliczyć 41 tysięcy galaktyk. Co ważne, wśród wyewoluowanych we wnętrzu komputerów galaktyk jest odpowiednia liczba galaktyk spiralnych oraz eliptycznych. Odzwierciedlone zostały też metastruktury takie jak gromady galaktyk. Gwiazdy mają również odpowiedni skład chemiczny, co potwierdza prawidłowe założenia leżące u podstaw symulacji.
Obserwowalny Wszechświat nie jest prostym tworem. Galaktyka odległa o milion lat świetlnych jest widoczna jako swoja kopia sprzed milionów lat, zaś Słońce oglądamy jako kopię sprzed sześciu minut. Illustrius jest dla astronomów i astrofizyków szansą na spojrzenie na Wszechświat spójny, istniejący w tym samym czasie. Jest to swoisty wehikuł czasu, pozwalający na podróż poprzez historię kosmosu.
Źródło: CFA Harvard. Ilustracja "Matrix, green" pochodzi z serwisu ShutterStock.
