歐洲空間局(ESA)下屬的歐幾里得聯盟近日宣布,其團隊成功完成了名為“旗艦二號”的宇宙模擬項目。這項成果被視為迄今為止最精細的宇宙數字模型,涵蓋了34億個虛擬星系,每個星系均被賦予超過400種物理屬性,為理解宇宙演化提供了前所未有的數據基礎。
該模擬的核心構建方式是通過追蹤4萬億個虛擬粒子的引力相互作用,再現了從宇宙大爆炸到當前階段的演化過程。研究團隊采用蘇黎世大學開發的定制算法,借助瑞士“Piz Daint”超級計算機進行計算,成功模擬出由暗物質與可見物質共同塑造的“宇宙網”——包括星系團、纖維狀結構和空洞等大尺度結構。這一技術突破使得科學家能夠首次在數字環境中精確復現宇宙的宏觀架構。
作為歐幾里得空間望遠鏡任務的關鍵組成部分,該項目直接服務于2023年7月發射的探測計劃。該望遠鏡預計用六年時間繪制三分之一天區的宇宙地圖,其核心科學目標為揭示暗物質與暗能量的本質。這兩種神秘力量被認為主導了宇宙的加速膨脹現象,但目前人類對其性質仍知之甚少。
空間科學研究所研究員巴勃羅·福薩爾巴指出,此類大規模模擬對任務具有戰略意義。“它們相當于為歐幾里得望遠鏡的數據處理系統提供‘訓練場’,幫助我們驗證分析工具在面對海量觀測數據時的可靠性。”據介紹,望遠鏡每日將傳輸超過800GB的科學數據,對數據處理能力構成巨大挑戰。
項目團隊在數據共享方面采取開創性舉措,通過CosmoHub平臺向全球科研界完全開放數據集。研究員豪爾赫·卡雷特羅強調,這一決策打破了傳統科研的數據壁壘:“現在任何研究者都能直接訪問PB級的高精度模擬數據,無需自建超級計算設施即可開展復雜宇宙學研究。”該平臺已吸引來自60多個國家的科研人員注冊使用。
技術層面,項目融合了高精度數值模擬、機器學習優化算法與分布式計算技術。研究團隊特別開發了數據壓縮算法,將原本需要EB級存儲空間的數據集壓縮至PB級別,同時保證科學計算的精度不受影響。這種技術革新為未來大規模天文數據共享提供了可復制的解決方案。