Использование суперкомпьютера для исследования темной материи

Исследовательская группа из Калифорнийского университета в Санта-Круз (UCSC) использовала вычислительную мощь суперкомпьютера Summit Oak Ridge Leadership Computing Facility для запуска всеобъемлющей космологической модели. Это исследование направлено на расшифровку загадочных характеристик темной материи, которая образует в значительной степени неизвестную ткань Вселенной.

Использование суперкомпьютера для исследования темной материи

Распространенная лямбда-холодная модель Вселенной с темной материей утверждает, что 85% материи Вселенной составляет темная материя. Однако его истинная природа остается неуловимой. Как объясняет ведущий автор Бруно Вилласенор, наше понимание темной материи в первую очередь основано на ее гравитационном влиянии, несмотря на неопределенность в отношении ее состава.

Команда UCSC создала более 1000 гидродинамических симуляций с высоким разрешением, используя суперкомпьютер Summit, что позволило им смоделировать лес Лайман-Альфа. Этот «лес» состоит из множества поглощающих элементов, возникающих, когда свет от далеких квазаров пересекает материю на пути к Земле, мухомор пантерный.

Раздвигая границы понимания темной материи

Симулируя вселенные с различными свойствами темной материи, команда могла изучить их влияние на структуру космической сети. Исследователи сопоставили эти симуляции с колебаниями, наблюдаемыми в реальном лесу Лайман-Альфа. Этот процесс привел к неожиданному выводу, что мы можем обитать во вселенной из теплой темной материи, вопреки давнему мнению о вселенной из холодной темной материи.

Руководитель проекта Брант Робертсон заявляет, что, хотя Lambda-CDM обеспечивает успешную перспективу множества астрономических наблюдений, важно проверить лежащие в его основе предположения. Он подчеркивает важность постановки под сомнение нашего фундаментального понимания Вселенной.

Достижение вычислительной вехи

Уникальность проекта UCSC заключается в том, что он бросает вызов давним представлениям о темной материи и ее вычислительных достижениях. Команда выполнила непревзойденный набор симуляций, используя передовое программное обеспечение для моделирования и чистую вычислительную мощность ведущих мировых суперкомпьютеров.

Для своего докторского исследования Вилласенор значительно расширил функциональность гидродинамического кода под названием Чолла. Эти дополнения предоставили необходимые физические решатели для проведения новаторского проекта темной материи команды UCSC. Улучшения Вилласенора в Cholla позволили создать один из самых полных кодов моделирования для моделирования вселенной.

Беспрецедентное достижение Вилласенора

Робертсон приветствует работу Вилласенора как огромный шаг вперед, позволяющий исследователям беспрецедентно варьировать физику Вселенной. Модификации Вилласенора дают исследователям возможность связывать разные физические явления и одновременно напрямую сравнивать их с наблюдениями.

Эван Шнайдер, изначально разработавший Чоллу и консультировавший Вилласенор, считает, что его дополнения сыграют важную роль в ее будущих симуляциях на суперкомпьютере Frontier следующего поколения. Шнайдер высоко оценивает расширение возможностей Cholla, подчеркивая, что эволюция кода позволит решать все более сложные задачи в астрофизике.