Вирішить відразу багато проблем: вчені в США написали код для симуляції Всесвіту

Галактика, Всесвіт, космос
Фото: allergic | Галактика Андромеда

Нові суперкомп'ютери дозволять моделювати більш складну фізику, включаючи вибухи наднових зірок.

У США вчені написали код для моделювання віртуальної Всесвіту. Про новітні розробки повідомила прес-служба проекту ExaSky.

Дослідники Аргонської національної лабораторії при підтримці американського міністерства енергетики розробляють програми для моделювання фундаментальних процесів у Всесвіті. Вони мають намір враховувати наявність масивних нейтрино і інших фізичних явищ, щоб відтворювати моделі Всесвіту і підтверджувати наукові теорії про світобудову.

Деякі інструменти вже готові, але для їх ефективної роботи необхідні суперкомп'ютери, такі як Aurora і Frontier. Автори роблять ставку на обчислення за допомогою графічних процесорів, тому код адаптують під можливості відеокарт Intel, NVIDIA і AMD.

Для роботи з новими суперкомпьютерами адаптують два принципово різних коди: Апаратний/гібридний прискорений код космології (Hardware/Hybrid Accelerated Cosmology Code) в основі якого лежать рівняння Лагранжа, і Nyx на основі методу адаптивних сіток. Комп'ютери дозволять "вмикати більш складну фізику" завдяки введенню різних даних і декількох джерел астрофізичної зворотного зв'язку, включаючи галактичні вітри і вибухи наднових зірок.

За словами директора лабораторії Салмона Хабіба, фізичні моделі повинні показувати однакові результати в різних масштабах, незалежно від способу обчислення. Отримання схожих даних допоможе вченим підтвердити розуміння фізичних процесів у Всесвіті.

"Ми зможемо додати нові функції, такі як зореутворення, для відтворення за допомогою моделювання та дані спостережень за небом, щоб перевірити наші результати і оживити моделювання", — підкреслив представник проекту ExaSky.

Він додав, що нові інструменти мають широкий вплив, оскільки допомагають вченим в перевірці гравітаційної еволюції, газової динаміки і підсіточних моделей, що використовуються в космологічному моделюванні при роботі в дуже високому динамічному діапазоні. ExaSky в кінцевому підсумку створить кілька дуже великих космологічних симуляцій з використанням коду HACC, які зможуть одночасно вирішити багато наукових проблем.

"ExaSky — це важливий додаток для вирішення майбутніх проблем Міністерства енергетики", — підсумував Хабіб.

Хабіб вважає, що вчені можуть також використовувати моделювання ExaSky для вивчення інших наукових проблем, таких як природа темної матерії і природа первинних флуктуацій космічного мікрохвильового фону. Якщо коротко, крихітні температурні варіації або флуктуації — на рівні мільйонних часток в післясвітінні, що залишилося після Великого вибуху — можуть дати відмінне розуміння походження, еволюції та суті Всесвіту.

Відповідно до розширенням Всесвіту в міру того, як час рухається вперед, щільність енергії повинна збільшуватися по мірі того, як ми повертаємося в часі. Таким чином, Всесвіт функціонує як свого роду прискорювач частинок, відкриваючи доступ до все більш і більш високих енергій, чим глибше в простір і час ми можемо зазирнути. Хабіб зазначає, що вчені використовують цей тип інформації для вивчення фундаментальних властивостей матерії, таких як маса нейтрино.

Раніше комп'ютерний художник створив модель, як змінилася Земля за 4 млрд років. У чотирихвилинному ролику можна подивитися, як розвивалася планета на швидкості 60 кадрів в секунду. Девід Робертс, автор роботи, зізнався, що його надихнула гра-симулятор 1990 SimEarth.