北京
來源：科技日報
科技日報記者 陸成寬
23日，由中國科學家領銜的國際科研團隊，正式發布超大規模宇宙學模擬項目“千衍”的首批研究成果。這一在超級計算機中構建的虛擬宇宙，邊長達到約120億光年，追蹤了約4.2萬億個暗物質粒子的運動軌跡，首次以超高精度描繪出宇宙百億年來的結構演化全景，被學界譽為探索暗物質與暗能量奧秘的“數字導引圖”。
“千衍”模擬從宇宙大爆炸后不久啟動，通過計算物質之間的引力作用，一步步還原出暗物質如何聚集成暗暈以及龐大的宇宙纖維狀網絡。“模擬不僅記錄下100多個宇宙演化階段的快照，還能借助星系形成模型生成虛擬星系的光度、顏色甚至模擬的觀測圖像。”中國科學院國家天文臺研究員王喬說，“這意味著，科學家可以將虛擬宇宙的‘樣貌’直接與大型望遠鏡拍攝的真實天區照片進行對比，從而檢驗現有宇宙學理論的可靠性。”
作為連接理論與觀測的關鍵橋梁，“千衍”將為一系列重大科學問題的研究提供重要支撐。王喬表示，模擬數據將直接服務于中國空間站巡天望遠鏡、歐洲空間局歐幾里得空間望遠鏡等國際大型巡天項目，幫助天文學家從海量觀測信號中準確識別暗物質、暗能量對宇宙結構形成的影響。
國際同行對這項成果給予高度評價。美國德克薩斯大學奧斯汀分校麥克·博伊蘭-科爾欽教授稱，“千衍”是一項計算奇跡，認為其在模擬體積與質量分辨率的覆蓋范圍上前所未有，是星系形成和宇宙學研究領域的標志性成果。德國馬普天體物理研究所所長沃爾克·斯普林格爾教授則表示，該模擬“重新定義了數值宇宙學所能達到的水平”，強大的統計效能使科學家能夠對標準宇宙學模型展開新的高精度檢驗。
在具體科學驗證方面，研究團隊以距離地球約40億光年的復雜并合星系團“阿貝爾2744”為例進行了比對。結果發現，即使該星系團內部動力學狀態活躍、所在環境極端復雜，“千衍”基于標準宇宙學模型的模擬預測仍與詹姆斯·韋布空間望遠鏡的實際觀測高度吻合。相關研究論文已于近日在《皇家天文學會月刊》上正式發表。
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