Prantsusmaa Laboratoire Univers et Theorie (LUTH) teadlased sooritasid Jean-Michel Alimi juhtimisel esimese nähtava Universumi struktuuri tekkimise arvutisimulatsiooni, alates Suurest Paugust lõpetades nüüdisajaga.
Simulatsioon võimaldas jälgida 550 miljardi osakese evolutsiooni. Tegemist on esimesega kolmest planeeritud eksperimendist, mis kannavad koondnimetust Deus. Simulatsioon viidi läbi uurimisasutuse GENCI uue superarvuti CURIE-ga, mis asub arvutuskeskuses TGCC (Tres Grand Centre de Calcul). Simulatsioonid heidavad muuhulgas valgust tumeenergiale, selle mõjule kosmilise struktuuri tekkimisel ja tumeaine jaotumisele selles.
Esimesele Universumi kosmoloogilise konstandiga standardmudeli simulatsioonile järgneb kaks tumeenergia uurimisele pühendatud simulatsiooni. Loodetakse leida vastuseid küsimustele, mis puudutavad tumeenergia mõju kosmiliste struktuuride tekkimisele. Tumeenergia ning tumeaine ei ole otseselt jälgitavad nähtused, mistõttu loodetakse simulatsioonide abil leida uusi meetodeid nende avastamiseks kaudselt, kaasaja teadusele saadaolevate vahendite abil.
Esimese standardse kosmoloogilise mudeli simulatsioon on juba teadlastele kosmilise aine jaotumise kohta olulist informatsiooni andnud. Näiteks õnnestus hinnata Päiksest sada miljardit korda raskemate galaktikaparvede koguarv, mis on ligikaudu 144 miljonit.
Teadlased avastasid, et esimene taoline galaktikaparv moodustus siis, kui Universum oli kõigest 2 miljardi aasta vanune. Kõige massiivsem klaster kaalub tuhat triljonit Päikese massi. Simulatsioonidest saadud andmed on võimaldanud teadlastel hinnata tumeaine ruumilise jaotustiheduse kõikumisi. Fluktuatsioonidel on sama füüsikaline iseloom, mis kosmilise reliktkiirguse fluktuatsioonidelgi. Mõlemad pärinevad Suure Paugu alghetkeist ning on eskperimentaalselt WMAP programmi ning Plancki satelliitide poolt kinnitust leidnud.
Simulatsioon kestis teoreetiliselt terve Universumi tekkeloo. Tulemused on senistest väiksematest eksperimentidest täpsemad ja parema ajalise resolutsiooniga, võimaldades simuleerida kosmose arengu üksikuid etappe. Eksperiment näitas täpselt, millise jälje varase Universumi plasma akustilised võnkumised, ehk barüon-akustilised ostsillatsioonid, tumeaine jaotusele jätnud on.
Projektis kasutatud Grand Equipement National de Calcul Intensif instituudi superarvuti CURIE hõlmab enam kui 92000 protsessorit ning suudab sekundis sooritada 2*1015 arvutust. Maailma võimsuselt viies superarvuti CURIE paikneb Essonne-is Prantsusmaal.
Deus projekt on superarvutamises loonud uue põlvkonna, mille esimene simulatsioon on viimase viie aasta mitmete tippteadusrühmade ning võimsate arvutuskeskuste sarnased tööd seljatanud. Kogu projekt kasutab protsessoritel summaarselt enam kui 30 miljonit tundi arvutusaega. Katsete käigus toodetakse kokku enam kui 153600 terabaiti andmeid. Tänu teadlaste välja töötatud keerukatele ning innovaatilistele reduktsiooniprotsessidele, mille hulka kuuluvad näiteks esmased algoritmipõhised andmetöötlused, on tegelik talletatav andmemaht 1024 terabaiti, mis vastab ühele petabaidile.
Kosmoloogilist konstanti sisaldava standardmudeliga on nüüd võimalik uurida tumeaine ja galaktikate jaotust 90 miljardi valgusaastase resolutsooniga kogu Universumi ajaloo ulatuses. Ülejäänud kaks virtuaalset ajarännakut kavatsetakse sooritada käesoleva aasta mais. Tulemused parandavad teadlaste arusaamasid tumeenergia mõjust kosmilistele struktuurildele. Lisaks võimaldavad simulatsioonid rahvusvahelistel kosmoseagentuuridel paremini läbi viia Universumi vaatlus- ja kaardistamisprojekte, näiteks EUCLID missioon, mille kohta saab lähemalt lugeda siit.
Allikas: PhysOrg
Leave a Reply