Матрицу попросили подвинуться. Астрономы сделали кое-что получше и помасштабнее — первую виртуальную, полностью масштабируемую симуляцию вселенной – Иллюстрис (Illustris). Это четырехмерная система: кубик с гранями в 350 миллионов световых лет, растянувшийся по времени на 13 миллиардов лет обычных.
«До сих пор ни одна аналогичная симуляция не могла воспроизводить Вселенную одновременно крупномасштабно и мелкомасштабно» — говорит главный творец системы Марк Вогельсбергер сотрудник Гарвард-Смитсоновского Центра астронавтики при Массачусетском технологическом университете. Кроме него, в проекте принимали участие ученые из нескольких других организаций, включая Гейдельбергский университет в Германии.
Предыдущие попытки построить компьютерную имитацию Вселенной, упирались в недостаток вычислительной мощности, кроме того, они ограничивались невероятной сложностью всей лежащей в основе симуляции физики. На выходе такие имитации были либо ограничены по разрешению или, наоборот, позволяла сфокусироваться только на одном небольшом участке, но упускала из виду картину в целом. Ранние программные имитации также были ограничены по моделированию сложных взаимодействий при формировании звезд, взрывах сверхновых и вокруг сверхмассивных черных дыр.
Симуляцией Иллюстрис управляет сложная компьютерная программа, призванная воспроизвести эволюцию Вселенной с высокой точностью. В ней учитываются обычная и темная материи, а сам мир симуляции состоит из 12 миллиардов объемных «пикселей» или элементов разрешения.
На разработку программы ушло пять лет. В настоящий момент на просчет всех событий ушло три месяца, а за кулисами этой работы стояло 8000 распараллеленных процессоров. На обычном компьютере эти расчеты заняли бы две тысячи лет.
Старт моделирования в Иллюстрисе был через 12 миллионов лет после Большого взрыва. Сейчас, когда система достигла нашего времени, в ней насчитывается 41 тысяча галактик. При этом в симуляции сохраняется реальное соотношение спиралевидных и эллиптических галактик, а также присутствуют крупномасштабные космические структуры – газовые облака, галактические нити и войды. При уменьшении Иллюстрис позволяет изучать строение отдельных галактик.
Поскольку свет распространяется с фиксированной скоростью, чем более дальние объекты наблюдают астрономы, тем дальше по времени они находятся от нас. Галактика, удаленная от нас на 1 миллиард световых лет, видится нам такой, какой она была миллиард лет назад. Телескопы, как, например, Хаббловский, могут давать нам изображения ранней Вселенной, но с их помощью нельзя наблюдать эволюцию объектов с течением времени.
«Иллюстрис работает как машина времени. Мы можем двигаться вперед или назад во времени. Мы можем остановить симуляцию и взглянуть с увеличением на отдельную галактику или их галактический кластер, чтобы увидеть, что именно там происходит». – говорит один из соавторов проекта.
Матрицу попросили подвинуться. Астрономы сделали кое-что получше и помасштабнее — первую виртуальную, полностью масштабируемую симуляцию вселенной – Иллюстрис (Illustris). Это четырехмерная система: кубик с гранями в 350 миллионов световых лет, растянувшийся по времени на 13 миллиардов лет обычных.
