科學家模擬出最大虛擬宇宙 可助歐幾裡德衛星研究暗物質

2020-12-12 參考消息

參考消息網6月12日報導 英媒稱,瑞士蘇黎世大學的研究人員用一臺大型超級計算機模擬出了我們整個宇宙的構成。他們用2萬億個數字粒子生成了包含約250億個虛擬星系的龐大目錄。這一目錄將被用於對歐幾裡德衛星上的實驗進行校準。歐幾裡德衛星將於2020年發射,其目的是探究暗物質及暗能量的性質。

英國物理科學新聞網站6月9日報導研究人員模擬出有史以來最大的虛擬宇宙

在為期3年的時間裡,蘇黎世大學的一個天文物理學家團隊開發並優化了一套革命性代碼,能以前所未有的精度對暗物質的動態以及宇宙中大型結構的構成進行描述。約阿希姆·施塔德爾、道格拉斯·波特和羅曼·泰西耶在他們最近發表的論文中說,這套被稱為PKDGRAV3的代碼的設計目標是,以最優方式使用現代超級計算系統(例如瑞士國家計算中心的「代恩特峰」超級計算機)的可用存儲及處理能力。該代碼僅在這臺世界領先的超級計算機上運行了80個小時,便生成了一個包含2萬億個宏觀粒子(代表著暗物質流體)的虛擬宇宙,研究人員從中提取出一個由250億個虛擬星系組成的目錄。

得益於演算精度高(以暗物質流體在自身引力作用下不斷演變為特徵),研究人員得以模擬被稱為暗物質暈的低濃度物質的結構——我們認為像銀河系這樣的星系就形成於暗物質暈中。這項模擬的難點在於,要建立總數與我們整個可觀測宇宙中的星系相當、大小僅相當於銀河系1/10的星系的模型。而這正是歐洲歐幾裡德衛星任務提出的要求,該衛星的主要目標是探索宇宙的黑暗面。

在歐幾裡德衛星2020年開始執行為期6年的數據採集任務前,這一新的虛擬星系目錄可以幫助優化該衛星實驗的觀測策略,並把各種誤差來源的數量降至最少。施塔德爾說:「歐幾裡德衛星將利用X線斷層攝像技術繪製我們宇宙的地圖,對超過100億年的宇宙進化過程進行追溯。」

利用歐幾裡德衛星的數據,研究人員將獲得有關這種神秘暗能量的性質的新信息,但他們也希望能發現標準模型之外的物理學新知,例如廣義相對論的修正版本或某種新型粒子。

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    暗物質粒子探測衛星「悟空」始於2011年1月11日正式啟動的首批戰略性先導科技專項。該衛星首席科學家常進介紹,衛星體積為1.5米×1.5米×1.2米,整星質量1.85噸,從頂部到底部主要由塑閃陣列探測器、矽陣列探測器、BGO量能器和中子探測器構成,「四種探測器一層層組裝,像是一個倒立的四層蛋糕」。
  • 我國暗物質粒子探測衛星被命名為「悟空」
    和衛星的親密接觸 徵名活動還邀請了四位幸運粉絲抵達酒泉衛星發射中心來觀看發射。 「我是它的(衛星)的真愛粉!其實我為它取名『暗尋』。」被衛星微博親自選中的微博粉絲「地草莓」說。她本名張晨,已於16日和其他三人一同抵達發射中心。 「寓意是在黑漆漆的宇宙尋找暗物質,感覺好詩意、好文藝範兒。」「地草莓」。
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    據英國《每日電訊報》報導,暗物質被認為是宇宙研究中最具挑戰性的課題,它代表了宇宙中90%以上的物質含量,而人類可以看到的物質只佔宇宙總物質量的不到10%。  暗物質無法被人類直接觀測得到,但它卻能干擾星體發出的光波或引力,其存在能被明顯地感受到。
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    他還寫過幾本書,其中有的被保留至今。《幾何原本》中幾乎所有的定理和證法在歐幾裡德以前就眾所周知了,但這並不是該書的重要性之所在。歐幾裡德的卓越貢獻在於他對教材的編排和大綱的制訂。因為有歐幾裡德這樣的權威存在,歐洲人認為從幾個基本物理學定律可以推導出任何其他定律,這種思想是天經地義的。一般說來歐洲人並未把歐幾裡德幾何看成是抽象的體系,而是認為歐幾裡德定律真實地反映了客觀世界。
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    赫薩維是一位美國史丹福大學的研究人員,他急切想要知道的是這首批圖像的拍攝質量。多年以來,他一直在利用計算機模型方法模擬類似SDP81這樣的星系在ALMA望遠鏡的圖像中可能會呈現的模樣。現在,他很想知道自己長期以來所做的模擬是否是準確的。如果事實證明他們的模擬結果是準確的,那麼接下來他們就有的忙了。
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    北京時間11月25日消息,據英國《每日郵報》報導,美國航空航天局的一項新研究顯示,地球可能被密集的「毛髮狀」暗物質所環繞。暗物質是一種看不見的神秘物質,組成了宇宙中大約27%的物質和能量。最新的研究顯示,在較大的行星——如地球或火星——周圍可能存在著巨大的暗物質纖絲。
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    但這一疑似暗物質的蹤跡,是近年來科學家離暗物質最近的一次重大發現,也將打開人類觀測宇宙的一扇新窗口。天文觀測表明,宇宙中的暗物質比人類目前熟悉的普通物質(也就是標準粒子物理模型能解釋的物質)要多5倍,其物理本質是目前國際上粒子物理和天體物理領域的最重大問題之一。暗物質粒子探測衛星「悟空」(DAMPE)的核心使命就是在宇宙線和伽馬射線輻射中尋找暗物質粒子存在的證據,並進行天體物理研究。
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    我們住在一個超大城市的銀河系裡,銀河系如此之大,以至於有衛星星系圍繞它運行,就像月球繞地球運行一樣。這些排列告訴了我們很多關於宇宙秘密的信息,即從星系如何形成到暗物質的神秘本質。兩項新的研究揭示了越來越多關於銀河系周圍這些「追星族」星系的信息,包括有證據表明,大型衛星星系在被吸入銀河系周圍軌道時,可以攜帶自己的小衛星星系。
  • 什麼是暗物質和暗能量?目前探索暗物質有什麼進展了?
    如果中國發現了暗物質,可以說,這是幾百年來,中華民族對人類科學做出的最有份量的貢獻。古人把解釋不了的現象歸結於上帝,科學家遇到解釋不了的現象,就把這黑鍋甩給「暗某某」,「暗」這個字並不是一種分類,而是「黑鍋」的意思。暗物質和暗能量都是背鍋小能手,先簡略說說「暗能量」背的這口鍋。暗能量假設宇宙是大爆炸產生的。
  • 暗物質粒子探測衛星"悟空"獲得迄今最精確高能電子宇宙線能譜
    天文觀測表明,宇宙中的暗物質比人類目前熟悉的普通物質,也就是標準粒子物理模型能解釋的物質要多5倍,其物理本質是目前國際上粒子物理和天體物理領域最重大問題之一。「悟空」的核心使命就是在宇宙線和伽馬射線輻射中尋找暗物質粒子存在的證據,並進行天體物理研究。
  • 暗物質是什麼樣的粒子呢?宇宙的大尺度結構究竟是什麼樣?
    暗物質是一種非常態物質,我們既看不見也摸不著,但確確實實遍布在宇宙各處,甚至對宇宙的演變起到了至關重要的作用。起初科學家對宇宙和各大星系的質量進行計算,但總是存在一些誤差。於是科學家猜測宇宙中一定存在一種既看不見也摸不著的物質,並且它們有一定的質量!
  • 中科院領銜國際團隊「放大」宇宙,首次看到暗物質高清圖!
    【新智元導讀】暗物質究竟什麼樣?在最近發表在《自然》上的研究結果中,中科院國家天文臺的研究員王傑領銜的國際研究團隊,利用中國和歐洲的超級計算機,通過一種全新的技術,在當前標準宇宙學模型下,首度獲得了宇宙暗暈中全尺度暗物質暈內部結構的清晰圖像。
  • 宇宙之謎 新觀測揭示暗物質模型重大缺陷
    暗物質是宇宙模型中最重要組成部分之一。這種奇異物質對於宇宙的起源和演化都有至關重要的影響。然而,最新的研究表明目前對暗物質理論很可能有嚴重缺陷。令人驚訝的是,新觀測發現,星系團中的小型暗物質集團產生的引力透鏡效應比預期強10倍。 星系團是宇宙中最龐大的結構,由許多星系組成。它是宇宙中最大的暗物質倉庫。它們不僅在很大程度上由暗物質的引力保持在一起,而且各個星系本身也充滿了暗物質。因此,星系團中的暗物質既有大範圍也有小範圍的分布。
  • 宇宙中部分伽馬射線可能由暗物質產生
    超新星爆發、中子星相撞、以及飢腸轆轆的黑洞都會在瞬間爆發出能量極高的伽馬射線輻射。被天文學家用伽馬射線望遠鏡捕捉到的伽馬射線全都來自於宇宙中最「易燃易爆炸」的天體。但一支國際研究人員團隊希望,這些強大的射線還能指向一種更奇特、更神秘的物質——即所謂的「暗物質」。
  • 第4267回:暗物質隱奧爾特雲,宇宙微波背景輻射
    而根據ΛCDM模型,由普朗克衛星探測的數據得到:整個宇宙的構成中,常規物質(即重子物質)佔4.9%,而暗物質則佔26.8%,還有68.3%是暗能量(質能等價)。  普裡茲奧(Gary Prézeau)以ΛCDM模型模擬銀河系內暗物質流過地球與木星等行星的情形,發現這會使該暗物質流的密度明顯上升,並呈現毛髮狀的向外輻射分布結構。  最早提出證據並推斷暗物質存在的是荷蘭科學家揚·奧爾特,在1932年他根據銀河系恆星的運動提出銀河系裡面應該有更多的質量的想法。
  • 因為人類對宇宙的無知,才有了暗物質的假設!
    暗物質是目前理論上預言的一種不發光的神秘物質,目前人類只能通過暗物質的引力作用來間接推測暗物質的存在,近幾十年來科學家對暗物質的真實性感到困惑,這也是當今物理學最大的謎團之一。