記者 | 佘曉晨1
想看宇宙是如何走到今天的？科學家研究出了最新的銀河系模擬，讓我們可以在科幻片之外欣賞宇宙的奧秘了。
為了研究銀河系在時間長河中的變化過程，來自德國和美國的科學家們合作進行研究，創造出了目前為止最為複雜的銀河系模擬——TNG50。他們還用模擬的數據創建出了星系變化的視頻，展示了宇宙從大爆炸開始到現在的變化過程。
這一模擬的特別之處在於，以前的模擬通常能顯示較大規模的模擬或者突出細節，但TNG50兼顧了這兩點。它不僅展示了自大爆炸以來整個宇宙的形成方式，還能幫助科學家繼續研究這一過程，看到非常細節性的、單個的星系形式。
研究者們於11月初在《皇家天文學會月刊》上發表了兩篇關於模擬的論文。根據皇家天文學會的說法，完整的模擬過程就像是一個「盒子裡的宇宙」，將模擬的規模與通常只能在單個星系研究中看到的細節結合到了一起。
為了處理該項目所需的大量數據，研究人員需要使用位於德國斯圖加特的Hazel Hen超級計算機。據介紹，他們使用了超過16,000個全天候工作的內核，花了一年多的時間才能完成模擬。
TNG50模擬的一個旋渦星系光學圖像 圖片來源：公開論文模擬星系運動的關鍵部分是暗物質建模（儘管我們確定暗物質的存在，卻從未真正直接觀察到過）。整個模擬中包含代表暗物質的粒子，以及代表恆星，宇宙氣體，磁場和超大黑洞的粒子，總共有超過200億個。
一直以來，星系模擬都是科學領域最吸引研究者的課題之一。2011年，科學家首次用計算機模擬出了銀河星系。美國加利福尼亞大學和瑞士蘇黎世理論物理研究院科學家首次通過計算機模型,模擬了6000多萬個暗物質和氣體粒子間的相互作用。超級計算機經過9個月的漫長運算，生成了模擬銀河系相同形狀的旋臂星繫結構。
該模型是當時該領域中解析度最高的模型，模擬星系名為「厄裡斯」（Eris）。它的外部輪廓、核球與星盤比例等關鍵特徵，都是科學家通過對銀河類星系觀測而得。
Eris模擬，圖片來源：phys.org銀河系的神秘吸引眾多研究者的好奇，但關於銀河系變化的模擬，並不僅僅是為了看到宇宙的樣貌，往往，數據和印證是科學家們關注的重點。
2016年9月，據西班牙《國家報》報導，加州理工學院的研究者用了2000臺計算機完成了有關銀河系演變的模擬，計算機運行時間一共達70萬小時。預測結果表明，在銀河系外圍可能存在著大量的矮星系，但其中只有30%能被實際看到。而此次模擬得到了合乎預測的矮星係數量。
對於TNG50模擬，研究人員迪倫·尼爾森在新聞稿中說：「當實驗的反饋超出了投入的時候，這種數字上的實驗就很成功了。」他還補充說，在這次模擬中看到了一些尚未明確編寫到仿真代碼中的現象。這些現象以自然的方式出現，源於宇宙模型中基本物理成分之間複雜的相互作用。
研究人員稱，他們計劃最終會發布來自TNG50的所有數據，從而使其他科學家在最先進的模擬中尋找出更多新現象。