Realistická simulace vesmíru Illustris  
Illustris, výpočetně náročná simulace vývoje kostky vesmíru o hraně 350 milionů světelných let, už prý docela připomíná skutečný vesmír.

 

Zvětšit obrázek
Velký shluk galaxií s hustým oblakem temné hmoty uprostřed simulovaného vesmíru Illustris. Kredit: Illustris Collaboration.


Jak pochopit vznik a vývoj našeho vesmíru, v celé jeho šíři? Očividně to není úplně snadné, generace astrofyziků by mohly vyprávět. Můžeme vršit extravagantní hypotézy, jednu za druhou, můžeme i pozorovat vesmír až do vyčerpání těla i ducha. Anebo, díky divokému rozvoji hardware i software, si taky můžeme zkusit vesmír nasimulovat, co nejvěrněji to půjde, a přitom sledovat, co se v takové simulaci bude dít.

 

Mark Vogelsberger. Kredit: MIT.


Právě do toho se nedávno se svými spolupracovníky pustil fyzik Mark Vogelsberger z Kavli institutu pro astrofyziku a výzkum vesmíru na MIT, jejichž studii zveřejnil časopis Nature. Naprogramovali pozoruhodný model vesmíru jménem Illustris, který začíná 12 milionů let po Velkém třesku a zahrnuje 13 miliard let evoluce viditelné i temné hmoty virtuálního vesmíru. Předešlé simulace vesmíru byly buď detailní a zároveň malé anebo velké a nízkým rozlišením. Illustris by měl být první simulací, která detailně pokrývá natolik velkou část vesmíru, že ji lze bez větších obtíží zobecnit na celý vesmír. Obsáhne krychli vesmíru o hraně 350 milionů světelných let a zároveň je natolik jemná, že rozliší jednotlivé galaxie.

Zvětšit obrázek
Výsek simulace Illustris. Nalevo hustota temné hmoty, napravo hustota plynu. Kredit: Illustris Collaboration.

Na rozdíl od dřívějších modelů vesmíru Illustris vytváří galaxie rozličných tvarů, pěkně v souladu s pozorováním reálného vesmíru. Stejně věrně prý simuluje rozložení kup galaxií a neutrálního plynu ve vesmíru.


Tajemství úspěchu realistické simulace je podle Vogelsbergera skryto ve vyladěných algoritmech a také v zahrnutí pestré fyziky, včetně jevů jako je zrození supermasivních černých děr a jejich drtivý vliv na okolí. Simulace Illustris pochopitelně potřebuje ohromnou výpočetní sílu. Na nejmodernějším stolním počítači by trvala tak asi 2 000 let. Badatelé ji spočítali na superpočítačích ve Francii, Německu a USA, přičemž největší část simulace běžela na více než 8 tisících procesorech pár měsíců.


 

Zvětšit obrázek
Illustris nasimuluje eliptické, spirální i nepravidelné galaxie. Kredit: Illustris Collaboration.

Podle astrofyzika Chrise Brooka z Autonomní univerzity v Madridu, který se zabývá simulacemi vývoje galaxií, byly starší modely vesmíru na štíru i s těmi nejzákladnějšími vlastnostmi galaxií. Nebylo přitom jasné, jestli za to mohou nedostatky v modelování vývoje galaxií anebo problémy s mainstreamovou kosmologií Velkého třesku, obsahující pár procent běžné hmoty, temnou hmotou a temnou energii.

Zvětšit obrázek
Chris Brook. Kredit: UAM.

Brook se domnívá, že simulace Illustris Vogelsbergera a spol. více ukotvila modelování vesmíru ve standardní kosmologii a podobné simulace se teď mohou stát užitečným nástrojem pro předpovědi a také interpretace pozorování vesmíru.


Ani Illustris zatím není všemocným Matrixem, který by zcela vyčerpávajícím způsobem popisoval skutečný vesmír. V některých věcech se liší. Například, v Illustris vznikají málo hmotné galaxie příliš brzy. Vogelsberger a jeho kolegové se tomu snaží přijít na kloub a vystopovat, co je špatně. Když se jim to povede, tak jejich virtuální vesmír bude zase o něco věrnější kopií reality.

 

V I D E O
Illustris Simulation: Most detailed simulation of our Universe. Kredit: Mark Vogelsberger.
 
 
V I D E O
CASS Seminar 14 November 2012: Mark Vogelsberger (Harvard University). Kredit: UCSDAstro.


Literatura

The Illustris Simulation (http://www.illustris-project.org/)

Nature News 7. 5. 2014, Nature 509: 177–182.

Datum: 10.05.2014 13:30
Tisk článku

Tajemný vesmír - Buttlar Johannes
Knihy.ABZ.cz
 
 
cena původní: 302 Kč
cena: 247 Kč
Tajemný vesmír
Buttlar Johannes
Související články:

Drnčí vesmír jako sklo?     Autor: Stanislav Mihulka (29.06.2015)



Diskuze:

Mají tam někde zmínku o rozpínání vesmíru?

Pavel Dudr,2014-05-15 13:09:06

Žádnou jsem tam nenašel. Za tu dobu se objem té krychle mohl zvětšit odhadem milionkrát. Stejně tak musela hustota hmoty....

Odpovědět

otázkou je, co je to simulace

Petr Ka,2014-05-10 15:25:24

http://phys.org/news/2014-05-spanning-billion-years-cosmic-evolution.html
Úspěch na "vyladěných algoritmech" a "refined" (tam, kde je problém) neznamená nic jiného, než fitování modelu (jako matematické funkce, která je ale zde neuskutečnitelná) na realitu (a zda chci dosáhnout shodu). Každý, kdo použil fyzikální modelovací software ví, že (krom fyzikálních zjednodušení, která jsou nutná k proveditelnosti výpočtů) vlastní volbou může dostat "jakékoli" výsledky a je jen na jeho "fyzikální intuici" (nebo "inženýrskou intuici" - http://dsp.vscht.cz/konference_matlab/MATLAB11/prispevky/087_neuman.pdf ), zda zjednodušoval dobře. Tedy jde pouze o intuitivní výsledek (jen autor tuší, zda má svědomí čisté), nikoli o dokonalou (Matrixovou) simulaci (to jsou jen filmové představy). V dokonalé simulaci není co nastavovat (zvolí se rovnice a počáteční podmínky a už to jede - to snad mají v programu chybu? pak tam ale mohou mít chybu vždycky... lidský to faktor simulace).

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni




















Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace