該模擬名為“SIBELIUS-DARK”，是“超越本地宇宙的模擬”(SIBELIUS) 項(xiàng)目的一部分，也是迄今為止規(guī)模最大、最全面的“約束實(shí)施”模擬。該團(tuán)隊(duì)仔細(xì)地將虛擬宇宙與一系列觀測(cè)調(diào)查進(jìn)行比較，以找到熟悉結(jié)構(gòu)的虛擬類似物的正確位置和屬性。

研究發(fā)現(xiàn)，我們當(dāng)?shù)氐挠钪嫠槠赡苡行┎粚こ?，因?yàn)槟M預(yù)測(cè)，由于當(dāng)?shù)匚镔|(zhì)的質(zhì)量“密度不足”，平均星系數(shù)量較少。雖然這種程度的密度不足并不被認(rèn)為是對(duì)宇宙學(xué)標(biāo)準(zhǔn)模型的挑戰(zhàn)，但它可能會(huì)對(duì)我們?nèi)绾谓忉屝窍嫡{(diào)查中觀測(cè)到的信息產(chǎn)生影響。

該模擬覆蓋了距地球6 億光年的范圍，并由超過1300 億個(gè)模擬“粒子”代表，需要數(shù)千臺(tái)計(jì)算機(jī)在數(shù)周內(nèi)協(xié)同工作并產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)。該模擬是在杜倫大學(xué)計(jì)算宇宙學(xué)研究所運(yùn)行的DiRAC COSmology MAChine (COSMA) 上進(jìn)行的。

該團(tuán)隊(duì)開發(fā)的這些“宇宙學(xué)模擬”使用相關(guān)的物理方程來描述暗物質(zhì)和宇宙氣體在宇宙的整個(gè)生命周期中如何演化。暗物質(zhì)是一種假設(shè)的物質(zhì)形式，被認(rèn)為構(gòu)成了宇宙中所有物質(zhì)的很大一部分。

首先，暗物質(zhì)凝結(jié)成稱為光暈的小團(tuán)塊，周圍的氣體受到這些團(tuán)塊的引力吸引，最終分裂成恒星形成星系。隨著時(shí)間的推移，光環(huán)變得越來越大，足以容納像銀河系這樣的星系。

在過去的20 年里，宇宙學(xué)家開發(fā)了宇宙學(xué)的“標(biāo)準(zhǔn)模型”——“冷暗物質(zhì)”模型——它可以解釋大量觀測(cè)到的天文數(shù)據(jù)，從大爆炸遺留下來的熱量特性，到數(shù)字以及我們今天觀測(cè)到的周圍星系的空間分布。

在模擬虛擬的冷暗物質(zhì)宇宙時(shí)，大多數(shù)宇宙學(xué)家遵循一個(gè)“典型”或隨機(jī)的補(bǔ)丁，它與我們自己觀察到的宇宙相似，但只是在統(tǒng)計(jì)意義上。

本研究中進(jìn)行的模擬有所不同。通過使用先進(jìn)的生成算法（如何生成數(shù)據(jù)以對(duì)信號(hào)進(jìn)行分類的模型），模擬可以重新創(chuàng)建我們特定的宇宙區(qū)域，從而涵蓋了天文學(xué)家?guī)资陙碓谖覀兘裉斓男窍蹈浇^察到的情況。結(jié)構(gòu)。

這意味著我們本地宇宙中熟悉的結(jié)構(gòu)，例如處女座星系團(tuán)、后發(fā)星系團(tuán)和英仙座星系團(tuán)、“長(zhǎng)城”和“本地虛空”（我們的宇宙棲息地）都在模擬中重現(xiàn)。模擬的中心可能是最重要的結(jié)構(gòu)，一對(duì)星系，我們自己的銀河系和我們附近的巨大鄰居仙女座星系的虛擬對(duì)應(yīng)物。

杜倫大學(xué)計(jì)算宇宙學(xué)研究所奧格登基礎(chǔ)物理學(xué)教授卡洛斯·弗倫克(Carlos Frenk) 表示：“看到我們周圍存在的熟悉結(jié)構(gòu)通過計(jì)算機(jī)計(jì)算出現(xiàn)，真是令人興奮不已?！?

“模擬結(jié)果簡(jiǎn)單地揭示了宇宙存在137 億年來物理定律作用于暗物質(zhì)和宇宙氣體的后果?！?

“我們重建這些熟悉結(jié)構(gòu)的能力為標(biāo)準(zhǔn)冷暗物質(zhì)模型提供了令人印象深刻的支持，并告訴我們，我們正走在理解整個(gè)宇宙演化的正確軌道上。”

萊頓大學(xué)的Matthieu Schaller博士補(bǔ)充道：“這個(gè)項(xiàng)目確實(shí)具有開創(chuàng)性。這些模擬表明，標(biāo)準(zhǔn)的冷暗物質(zhì)模型可以產(chǎn)生我們?cè)诟浇吹降乃行窍?。這是邁向采用該模型的非常重要的測(cè)試?！?

赫爾辛基大學(xué)博士后研究員、杜倫大學(xué)前博士生Stuart McAlpine 博士表示：“通過模擬我們所看到的宇宙，我們離理解宇宙的本質(zhì)又近了一步。該項(xiàng)目建立在數(shù)十年的基礎(chǔ)上?！崩碚摵吞煳挠^測(cè)提供了一座重要的橋梁?！?

創(chuàng)建的模擬將由國(guó)際研究小組進(jìn)一步分析，希望為宇宙學(xué)標(biāo)準(zhǔn)模型提供進(jìn)一步嚴(yán)格的測(cè)試。