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2026-04-25 23:56:38 来源:养生两性知识
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  近日,中国科学院国家天文台发布了超大规模宇宙学模拟项目“千衍”。这个模拟“宇宙”将边长约120亿光年的宇宙空间装进计算机,使用约4.2万亿个暗物质粒子,高精度追踪暗物质在宇宙演化中的聚集和结构形成过程。科学家为什么要建一个模拟的“宇宙”?通过这份数字导引图,我们能看到宇宙的哪些奥秘?

  一场大爆炸,迎来了宇宙的初生,这是科学界关于宇宙起源的主流理论。中国科学院国家天文台副台长赵公博介绍,人类拥有各类天文望远镜用于宇宙观测,但模拟构建虚拟宇宙的价值,在于高精度给出理论模型的预测,用于对比观测数据,为探索宇宙奥秘提供关键支撑。

  所谓数字虚拟宇宙,是指科研人员依托超级计算机的强大算力,模拟出的一个与真实宇宙十分相似的数字化的宇宙。

  科学家们为这个超大的数字虚拟宇宙取名为“千衍”。它覆盖了边长约120亿光年的宇宙空间,使用约4.2万亿个暗物质粒子。赵公博解释,这个模拟宇宙能让科学家“看到”真实宇宙中目前很难看到的东西。

  论文第一作者、中国科学院国家天文台研究员王乔表示,“千衍”通过模拟技术,高精度追踪暗物质在宇宙演化过程中的聚集与结构形成,最终输出100个演化阶段的模拟快照,完整还原了宇宙从早期到如今的“成长轨迹”。

  目前,对极端稀有天体的模拟,也已经在“千衍”中成为现实。距离地球约40亿光年的著名大质量并合星系团阿贝尔2744,由多个星系团碰撞并合而成,结构极为复杂,是检验宇宙学模型的重要样本。

  研究团队从模拟中筛选出与阿贝尔2744相似的星系团,王乔表示,测试结果显示,与詹姆斯·韦伯空间望远镜的实际观测结果高度吻合充分验证了“千衍”的超高数值模拟精度与精细化星系建模能力。

  模拟宇宙演化过程,需要长时间、大规模动用超算资源,中国科学院“东方”超级计算机,成为支撑此次宇宙数值模拟的重要基础。在这个超级计算平台的支持下,“千衍”还可能为我们带来哪些新的认知呢?

  “千衍”能够实现超大规模、高精度的宇宙模拟,离不开国产技术的硬核支撑。中国科学院国家天文台团队历时数年攻关,自主开发了相关软件,对国产自主超算平台完成深度优化,实现了超大规模、超长运行时间的高效稳定计算。在东方超算4096节点运行1.6万张加速卡,历时大约18天,模拟“宇宙”在计算机中显现。

  论文共同第一作者、北京师范大学天文学系教授郭琦指出,“千衍”在模拟体积和质量分辨率的覆盖范围上前所未有,使我们能够详细预测大量相对常见星系在宇宙网中的分布方式,也能研究那些本身罕见且富有研究价值、但在较小体积模拟中难以触及的天体的性质。

  王乔指出,未来,“千衍”将持续优化模拟精度、拓展模拟范围,进一步助力暗物质、暗能量本质的研究,深化人类对宇宙演化规律的认知。同时,也将为中国空间站巡天望远镜、欧洲空间局欧几里得空间望远镜等大型巡天项目,提供重要的科学支撑。 【编辑:黄钰涵】

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