「柚子在野区」超级计算机也能帮助科学家研究宇宙？现实与模拟结合的必由之路( 二 )
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大质量星系团的中心温度极高（红色） ， 而明亮的结构则为我们展示了宇宙网边界处被加热的呈扩散趋势的星尘
在模型中 ， 宇宙学家清楚的看到了宇宙大爆炸之后不久的情况 ， 原始物质的集群性冷却形成了第一批恒星和年轻星系 。 暗物质也包括在计算中 ， 它在未来逐渐获得全宇宙的领导地位 ， 暗物质和暗能量在未来逐渐获得宇宙最大结构宇宙网的主导地位 。 130亿年的时间 ， 在我们眼前匆匆飞逝 。
我们在最遥远的宇宙深处看到了很多星系的诞生——以惊人的熟悉的形状和大小形成 。 该模型仅使用了数十年或者几个世纪天文观测所构建的理论方程 ， 未来模型还可以随时间发展 ， 就好像一个婴儿时期的模拟宇宙 。
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这是IllustrisTNG模拟宇宙 ， IllustrisTNG模型的存在是为了解决宇宙演化等相关问题
这个模型被称为IllustrisTNG ， 它创造了一个120亿像素的三维空间 ， 所有的计算规则都是现代科学已经确定的正常物质和暗物质的基本方程 。 宇宙学家可以在模型中放大感兴趣的区域 ， 关注不同的宇宙结构 。 关于模拟宇宙 ， 最特别的事情是它与现在天文台很多观测结果都极为相似 。 当他们开始模拟大爆炸1.2亿年后 ， 大约41000个星系从看似混乱的物质中凝聚成无数的星系团 ， 而现实中宇宙学家的推测是1.3亿年之后 。
这就好像一台时间机器 。 我们可以随意滑动无论是前进和后退 。 我们还可以暂停模拟 ， 放大到单个星系或星系团 ， 看看到底发生了什么 。 可视化模拟宇宙结构不仅是一种漂亮的结构 ， 而且具有相当的科学重要性 。
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宇宙学家们模拟的两个星系相撞的过程
模拟宇宙之中的研究
在模拟宇宙中 ， 宇宙学家们设想了两个螺旋星系碰撞对星系内部两颗星球的引力效应 。 在星系合二为一之前 ， 这对行星可能会经历某种轨道的不稳定 。 但是模拟的结果出乎意料 ， 星系碰撞对于星系内部的单个天体几乎不会有影响 。 所以根据宇宙学家观测其他正在碰撞的星系也好 ， 还是模拟的结果也好 ， 星系碰撞并不是破坏性事件 ， 而是新融合星系中大批量恒星形成的开始 ， 所以我们就不用担心未来银河系与仙女座星系的碰撞了 。
模拟宇宙中最关键的是了解宇宙运行的机制 ， 所以天文学家特别模拟了一些早期星系 ， 观察了它们的形成与演化过程 。 大爆炸后矮星系开始出现 ， 这些星系最终聚集在一起 ， 形成我们今天看到的更大的星系 ， 比如银河系 ， 也就是说宇宙早期的星系都没有现在的规模这么大 。
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GOODS深空场包含18个星系 ， 它们正在迅速形成恒星 ， 以至于其中的恒星数量在短短的一千万年中将翻一番
【「柚子在野区」超级计算机也能帮助科学家研究宇宙？现实与模拟结合的必由之路】宇宙大爆炸之后温度极高 ， 亚原子粒子出现在大爆炸后不到一秒钟的时间内 ， 之后它经历了指数级的突增 ， 慢慢地 ， 密集的暗物质区域在它们自身的重力作用下聚结成巨大的团块和细丝结构 ， 这也被称为宇宙网 。 众多星系被暗物质的引力吸引 ， 沉淀进入到宇宙网的重力点中 ， 凝结成超巨大星系团 。 在接下来的130亿年中 ， 它们在宇宙中漂移 ， 并通过相互融合而逐渐增长 。
另外在模拟中发现 ， 第一批形成的恒星质量非常大 ， 它们以原星系的氢供应为食 ， 并将其离子化 。 这些恒星寿命很短 ， 很快就会爆炸形成超新星 。 超新星结构和这些被抛出冷却了的恒星结构就好像恒星孢子 ， 它们在更远的地方形成了更多的恒星 ， 逐渐形成了更大的星系 。 也就是说宇宙的第一批恒星要比现在的恒星大很多 ， 它们甚至可以左右整个星系的演化过程 。
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