物理学家刚刚创造了历史上最详尽的宇宙模拟

星系的形成是物质与能量之间的复杂舞蹈，发生在宇宙比例的阶段，跨越数十亿年。我们今天观察到的结构性和动态星系的多样性是如何产生的，是由大爆炸造成的剧烈混乱仍然是宇宙学最难解决的难题之一。

为了寻找答案，一个国际科学家团队创建了迄今为止最详细的宇宙大型模型，他们将其称为TNG50。他们的虚拟宇宙大约2.3亿光年宽，包含成千上万个演化中的星系，其细节水平以前仅在单星系模型中才能看到。该模拟在138亿年的时间内跟踪了代表暗物质，气体，恒星和超大质量黑洞的200亿个粒子。

前所未有的分辨率和规模使研究人员能够收集关于我们自己宇宙过去的关键见解，揭示各种奇形怪状的星系如何自我变形为存在，以及恒星爆炸和黑洞如何触发了这一银河系演化。他们的研究结果发表在两篇文章中，并将在2019年12月的《皇家天文学会月刊》上发表。

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TNG50是IllustrisTNG项目创建的最新模拟，该项目旨在通过产生大规模宇宙而不牺牲单个星系的精细细节，来完整地描绘出自大爆炸以来我们的宇宙如何演化。

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佛罗里达大学物理学副教授，该研究的合著者保罗·托瑞说：“这些模拟是巨大的数据集，我们可以通过解剖和了解其中的星系来学习大量信息。”“关于TNG50，从根本上来说，新的事物是，您将在银河系中获得足够高的质量和空间分辨率，从而使您清楚地了解系统形成和演化时内部结构的样子。”

该模型对细节的关注需要付出一定的代价。该仿真需要德国斯图加特的Hazel Hen超级计算机的16,000个处理器核心，连续运行超过一年。相同的计算将花费一个处理器系统15,000年的时间。尽管是历史上计算量最大的天体模拟之一，但研究人员认为他们的投资已获得回报。

这项研究的合著者，德国慕尼黑马克斯·普朗克天体物理学研究所的博士后迪伦·尼尔森在一份声明中说：“这样的数字实验在获得比投入更大的投入时特别成功。”。“在我们的仿真中，我们看到未明确编程到仿真代码中的现象。这些现象以自然的方式出现，源于模型宇宙基本物理成分的复杂相互作用。”

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