Ученые смоделировали эволюцию галактики Млечный Путь

26.11.2014 20:41

718

Группа исследователей во главе с доктором Саймоном Портегисом Цвартом из Лейденской обсерватории использовали два суперкомпьютера национальной лаборатории в Ок-Ридже и Швейцарского национального суперкомпьютерного центра(ШНСЦ), смоделировали долгосрочную эволюцию галактики Млечный Путь в течение шести миллиардов прошлых лет — от 10 до 4 миллиардов.

Если бы Вы сделали фотографию нашей галактики Млечный Путь сегодня с расстояния, то она показала бы спиральную галактику с ярким, центральным стержнем плотного звездного насыщения.

Солнце будет находиться за пределами этого стержня рядом с одним из спиральных рукавов, состоящих из звезд и межзвездной пыли; за пределами видимой галактики находится ореол темной материи.

Теперь, если вы захотите вернуться назад во времени и снять видео формирования нашей галактики 10 миллиардов лет назад, то многие из характерных особенностей галактики не будут узнаваемы.

Вы должны были бы ждать около 5 млрд лет, чтобы засвидетельствовать формирование Солнечной системы. К этому моменту, 4.6 млт лет тому, галактика почти походит на то, как выглядит сегодня.

Это — график времени, который видят доктор Портегис Цварт и его коллеги, который появляется, когда они используют суперкомпьютеры, чтобы моделировать эволюцию Млечного Пути.

«Мы действительно не знаем, как структура галактики появлялась. То, что мы поняли, мы можем использовать положения, скорости, и массы звезд в трехмерном пространстве, чтобы позволить структуре появляться из собственной гравитации системы», — сказал доктор Портегис Цварт.

Проблема вычисления галактической структуры на звездно-звездочной основе, как Вы могли бы предположить, чистое количество звезд в Млечном пути – по крайней мере, 100 миллиардов. Поэтому, команда нуждалась, по крайней мере, в 100 миллиардах моделирований частиц, чтобы соединить все точки.

После появления кода команды, известного как бонсай, крупнейшее моделирование галактики достигло максимально около 100 миллионов частиц.

Команда проверила раннюю версию Бонсай на OLCF — второго самого сильного суперкомпьютера на планете — для улучшения масштабируемости в коде.

После использования версии Бонсай на Piz Daint, с помощью суперкомпьютера в ШНСЦ проводилось моделирование формирования галактики более чем 6 миллиардов лет тому с 51 миллионом частиц, представляющих силы звезд и темной материи.

После успешного управления на Piz Daint, команда возвратилась к компьютеру OLCF, чтобы максимизировать параллелизм кода. С кодом Бонсай достигли почти 25 петафлопс устойчивой одинарной точности с плавающей производительностью точки на OLCF.

Команда стремится сравнивать результаты моделирования с новыми наблюдениями, прибывающими из спутника ESA Gaia, запущенного в 2013.

«Один процент частиц или звезд в нашей моделируемой галактике должен соответствовать данным Gaia», — сказал доктор Портегис Цварт.

Результаты были представлены 19 ноября 2014 на конференции по суперкомпьютерам SC14 в Новом Орлеане Луизиана.