創造宇宙:大爆炸後宇宙演化的精準模型出爐

2020-12-16 中國青年網

　　科技日報訊 科學家們現可以在計算機上「從零開始」創建一個宇宙，更重要的是，還能以前所未有的準確度模擬出星系的分布和組成。5月8日出版的英國《自然》雜誌上發表的一篇宇宙學論文，就描述了這樣一個比之前都要準確的宇宙演化新模型，其代表著模擬星系形成上的一項重要進步。

　　我們希望從大爆炸的餘暉開始，一直注視著宇宙隨著時間而向前演變的模樣，計算機能幫助我們「壓縮」這一過程。實際上，近年來模擬宇宙數億年誕生和演化過程的計算機模型一直在進化中。但以前的此類模型，都只能夠大體上重現我們在宇宙中觀察到的好似一張「宇宙網」般的星系，卻在模擬出混合的星系群落或者預測氣體和金屬含量上失敗了，難以精確地呈現它們。而這個新出爐的模型卻正確地重現了在觀察研究中所發現的宇宙特徵。

　　美國麻省理工學院的馬克·福格爾斯伯格和他的研究團隊，一直致力於完全「創造」出人們在宇宙中所能觀測到的各種各樣的星系。2012年，福格爾斯伯格已藉助軟體模擬出一個與我們的宇宙有著許多類似特性的模型，其包含了人們在局部宇宙所觀察到的星系。日前，團隊最新報告了一個從宇宙大爆炸後1200萬年開始、持續130億年的宇宙演化模型。這個模型產出的一系列旋渦星系、橢圓星系以及它們的氫和金屬含量，都與人類既往觀察結果相符。

　　研究團隊把他們新模型的成功歸功於計算能力的迅速發展。經改善了的計算機數值算法以及更加可靠的相關物理模型的出爐等因素，讓他們能夠同時為形成星系的不同部分的演化進行模型建設，包括重子（宇宙中的可見物質）和暗物質。而目前，理論界對於暗物質主要是由重子物質還是由非重子物質組成，尚有很多爭議，本論文作者也指出，新模型預測出的重子物質對暗物質的分布影響，可能推動未來宇宙演化的相關研究。

　　更為逼真、準確的宇宙模型如同「宇宙切片」，是天文學家深入了解銀河系構成的重要方式，同時也可以讓人們計算出，宇宙是如何隨時間發生變化的。

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