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ユニバースマシン（ユニバースマシンとも呼ばれる）は、天文学者のピーター・ベフルージと彼のスチュワード天文台およびアリゾナ大学の研究チームによって作成された、さまざまな宇宙のモデルの天体物理学的 スーパーコンピュータシミュレーションを実行するプロジェクトです。[1] [2] [3] [4] [5] [6] [7]さまざまな物理的特性を持つ多数の宇宙をシミュレートすることで、宇宙の可能性のある始まりと進化についての洞察を深めることができます。主な目的は、宇宙の発展における暗黒物質の役割をよりよく理解することです。 [4] [6]ベフルージによると、「コンピューター上では、さまざまな宇宙を作成し、それらを実際の宇宙と比較することができます。これにより、どのルールが私たちが見ている宇宙につながるかを推測できます。」[1]
研究チームのメンバーには、主任研究者のベフルージ氏のほか、ハーバード大学の天文学者チャーリー・コンロイ氏、アルゴンヌ国立研究所の物理学者アンドリュー・ハーリン氏、スタンフォード大学の物理学者リサ・ウェクスラー氏などがいる。このプロジェクトは、 NASA、国立科学財団、ミュンヘン天体・粒子物理学研究所から資金援助を受けている。 [1]
説明
研究チームは、 NASAエイムズ研究センターとドイツのガルヒングにあるライプニッツ・リヒェンツェントルムのコンピューターや関連リソースを使用するほか、アリゾナ大学の高性能コンピューティングクラスターも利用した。2000台のプロセッサーが3週間にわたって同時にデータを処理した。このようにして、研究チームは800万以上の宇宙を生成し、少なくとも9.6 × 10 13 個の銀河。[3] [5] UniverseMachineプログラムは、それぞれ1200万個の銀河を含む数百万のシミュレートされた宇宙を継続的に生成し、それぞれがビッグバンから4億年後から現在まで発展することを許可しました。[1] [4]
チームメンバーのウェクスラーによると、「この研究の本当に素晴らしい点は、銀河の進化に関するすべてのデータ、つまり銀河の数、銀河に含まれる恒星の数、それらの恒星の形成方法などを使用して、過去130億年の宇宙の包括的な図をまとめることができることです。」[4]ウェクスラーはさらに、「私にとって最もエキサイティングなことは、これらすべての質問を機能するフレームワークで尋ね始めることができるモデルができたことです[…] 計算コストが十分に低いモデルがあり、基本的に約1秒で宇宙全体を計算できます。その後、それを何百万回も実行して、すべてのパラメーター空間を探索することができます。」[4]
結果
研究結果の1つは、初期宇宙のより高密度の暗黒物質は、当初考えられていたように星形成率に悪影響を与えないようだということを示唆している。研究によれば、一定の大きさの銀河は、より長期間、高い率で星を形成する可能性が高い。[6]研究者らは、プロジェクトの目的を、星が超新星で消滅する頻度、暗黒物質が銀河の形状にどのように影響するか[6]、そして最終的には、より優れた一般的な宇宙論的洞察を得ることで、生命がどのように 誕生したかなどにも拡大することを期待している。[5]
参照
- 計算天体物理学 – 天体物理学研究で開発され使用される手法と計算ツール
- 計算流体力学 – 流体の流れに関わる問題の解析と解決
- 計算シミュレーション – コンピュータ上で実行される数学的モデリングのプロセス
- 銀河 – 重力で結びついた恒星と星間物質の大きな系
- 銀河の形成と進化 – 宇宙論の分野
- Illustris プロジェクト – コンピューターでシミュレートされた宇宙
- 宇宙の大規模構造 - 現在地球から観測可能な宇宙全体
- 宇宙論計算ソフトウェア一覧 – 宇宙論研究用ソフトウェア
- ミレニアム・ラン – 宇宙のコンピュータシミュレーション
- N体シミュレーション – 粒子の動的システムのシミュレーション
参考文献
- ^ abcd Stolte, Daniel (2019年8月9日). 「仮想『宇宙マシン』が銀河の進化に光を当てる - 数百万の仮想宇宙を作成し、それを実際の銀河の観測と比較することで、アリゾナ大学主導の研究チームは銀河形成を研究するための強力な新しいアプローチを提示する発見をしました」。アリゾナ大学。 2019年8月22日閲覧。
- ^ Behroozi, Peter; et al. (2019年9月3日). 「UniverseMachine: z = 0−10からの銀河成長と暗黒物質ハロー形成の相関関係」. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society . 488 (3): 3143–3194. arXiv : 1806.07893 . Bibcode :2019MNRAS.488.3143B. doi : 10.1093/mnras/stz1182 . S2CID 119385275.
- ^ ab アリゾナ大学(2019年8月9日). 「仮想『宇宙マシン』が銀河の進化に光を当てる」EurekAlert! . 2019年8月22日閲覧。
- ^ abcde Childers, Tim (2019年8月22日). 「天文学者がコンピューター内に800万個の赤ちゃん宇宙を作成し、その成長を観察。そこで分かったこと - 800万個の宇宙をシミュレートすることで、我々の宇宙の歴史について何がわかるのか？」LiveScience 。 2019年8月22日閲覧。
- ^ abc Lea, Robert (2019年8月10日). 「『ユニバースマシン』で検証された銀河の進化 研究者たちは、星と銀河の形成をモデル化するために、『ユニバースマシン』と呼ばれる巨大なスーパーコンピューターを活用しました。その過程で、彼らは約10¹⁴個の銀河を含む、驚異的な800万の『仮想宇宙』を作成しました」。Medium 。 2019年8月22日閲覧。
- ^ abcd Whitman, Ryan (2019年8月23日). 「科学者が『UniverseMachine』を使って800万個の宇宙をシミュレート」ExtremeTech . 2019年8月23日閲覧。
- ^ ラビー、パッサント（2019年8月14日）。「科学者が宇宙の歴史を理解するために何百万もの仮想宇宙を作成 - 科学者がスーパーコンピューターで何百万もの宇宙のレプリカを作成」。Space.com 。 2019年8月24日閲覧。
外部リンク
- 公式サイト
- ビデオ (00:57) - YouTubeの「UniverseMachine – バーチャル ツアー」
- ビデオ (86:49) - YouTubeの「宇宙における生命の探究」- NASA (2014 年 7 月 14 日)
- 人工知能を用いた宇宙モデル（IPMU ; 2019年8月28日）
