Моделювання охоплює куб простору з ребром в 9,1 млрд світлових років і відстежує одночасно темну матерію, баріонів частки і нейтрино.
Міжнародна група астрономів представила результати найбільшого космологічного комп’ютерного моделювання. Проект «FLAMINGO» або «повне гідромасштабне моделювання структур з картуванням всього неба для інтерпретації спостережень наступного покоління» розраховує еволюцію всіх компонентів Всесвіту — звичайної матерії, темної матерії і темної енергії — відповідно до законів фізики.
Дослідники побудували модель, яка за допомогою суперкомп’ютера відтворює великомасштабні компоненти Всесвіту в різних космічних обсягах і з різним розрішенням. У найбільшій використовується 300 млрд елементів, кожен з яких представляє частинку з масою невеликої галактики, в кубі з краями в 9,1 млрд світлових років.
Приклад результатів моделювання. Яскравість фонового зображення показує розподіл темної матерії, а колір кодує розподіл нейтрино. Збільшені зображення масивного скупчення галактик показують температуру газу, щільність темної матерії і рентгенівське випромінювання. Зображення: Josh Borrow, the FLAMINGO team and the Virgo Consortium
Традиційно в космології використовують комп’ютерне моделювання холодної темної матерії для порівняння зі спостереженнями. Це допомагає оцінити точність теоретичних положень і розрахунку космологічних постійних, пояснюють автори дослідження. Хоча темна матерія домінує у Всесвіті, вона практично не бере участі в електромагнітній взаємодії і при її моделюванні необхідно враховувати тільки гравітацію.
Але точність сучасних вимірів космологічних постійних досягла таких значень, що впливом баріонів матерії на великі структури Всесвіту не можна нехтувати. Моделювання, яке відстежує звичайну матерію, набагато складніше і вимагає більшої обчислювальної потужності.
Це пов’язано з тим, що звичайна матерія відчуває не тільки гравітацію, але і тиск газу, що може привести до викидання матерії з галактик активними чорними дірами і надновими далеко в міжгалактичний простір. Сила цих міжгалактичних вітрів залежить від вибухів в міжзоряному середовищі і її дуже важко передбачити. Крім того, важливий внесок нейтрино — крихітних субатомних частинок.
Щоб зробити моделювання можливим, дослідники розробили програму, яка ефективно розподіляє обчислювальну роботу між 30 тис. процесорів суперкомп’ютера. Моделювання FLAMINGO відкриває віртуальне вікно у Всесвіт. Використовуючи машинне навчання, астрономи зможуть будувати прогнози для віртуальних моделей. Порівнюючи їх з великомасштабними спостереженнями, можна уточнити значення космологічних параметрів.