最新的银河系模拟来了，科学家展现更多细节
编者按：本文来自“界面科技”，记者 | 佘晓晨，36氪经授权发布。
想看宇宙是如何走到今天的？科学家研究出了最新的银河系模拟，让我们可以在科幻片之外欣赏宇宙的奥秘了。
为了研究银河系在时间长河中的变化过程，来自德国和美国的科学家们合作进行研究，创造出了目前为止最为复杂的银河系模拟——TNG50。他们还用模拟的数据创建出了星系变化的视频，展示了宇宙从大爆炸开始到现在的变化过程。
这一模拟的特别之处在于，以前的模拟通常能显示较大规模的模拟或者突出细节，但TNG50兼顾了这两点。它不仅展示了自大爆炸以来整个宇宙的形成方式，还能帮助科学家继续研究这一过程，看到非常细节性的、单个的星系形式。
研究者们于11月初在《皇家天文学会月刊》上发表了两篇关于模拟的论文。根据皇家天文学会的说法，完整的模拟过程就像是一个“盒子里的宇宙”，将模拟的规模与通常只能在单个星系研究中看到的细节结合到了一起。
为了处理该项目所需的大量数据，研究人员需要使用位于德国斯图加特的Hazel Hen超级计算机。据介绍，他们使用了超过16,000个全天候工作的内核，花了一年多的时间才能完成模拟。
TNG50模拟的一个旋涡星系光学图像 图片来源：公开论文
模拟星系运动的关键部分是暗物质建模（尽管我们确定暗物质的存在，却从未真正直接观察到过）。整个模拟中包含代表暗物质的粒子，以及代表恒星，宇宙气体，磁场和超大黑洞的粒子，总共有超过200亿个。
一直以来，星系模拟都是科学领域最吸引研究者的课题之一。2011年，科学家首次用计算机模拟出了银河星系。美国加利福尼亚大学和瑞士苏黎世理论物理研究院科学家首次通过计算机模型,模拟了6000多万个暗物质和气体粒子间的相互作用。超级计算机经过9个月的漫长运算，生成了模拟银河系相同形状的旋臂星系结构。
该模型是当时该领域中分辨率最高的模型，模拟星系名为“厄里斯”（Eris）。它的外部轮廓、核球与星盘比例等关键特征，都是科学家通过对银河类星系观测而得。
Eris模拟，图片来源：phys.org
银河系的神秘吸引众多研究者的好奇，但关于银河系变化的模拟，并不仅仅是为了看到宇宙的样貌，往往，数据和印证是科学家们关注的重点。
2016年9月，据西班牙《国家报》报道，加州理工学院的研究者用了2000台计算机完成了有关银河系演变的模拟，计算机运行时间一共达70万小时。预测结果表明，在银河系外围可能存在着大量的矮星系，但其中只有30%能被实际看到。而此次模拟得到了合乎预测的矮星系数量。
对于TNG50模拟，研究人员迪伦·尼尔森在新闻稿中说：“当实验的反馈超出了投入的时候，这种数字上的实验就很成功了。”他还补充说，在这次模拟中看到了一些尚未明确编写到仿真代码中的现象。这些现象以自然的方式出现，源于宇宙模型中基本物理成分之间复杂的相互作用。
研究人员称，他们计划最终会发布来自TNG50的所有数据，从而使其他科学家在最先进的模拟中寻找出更多新现象。
封面图来自pexels
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