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ユニバースマシン（Universe Machineとも呼ばれる）は、天文学者ピーター・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、様々な宇宙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ある。[1] [2] [3] [4] [5] [6] [7]異なる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、宇宙の始まりと進化の可能性についての洞察を深めることができる。主な目的は、宇宙の発展における暗黒物質の役割をより深く理解することである。 [4] [6]ベフルージによると、「コンピュータ上では、多くの異なる宇宙を作成し、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のかを推測することができます。」[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に加え、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・ウェクスラー氏が含まれています。このプロジェクトは、 NASA、米国立科学財団、ミュンヘン宇宙素粒子物理学研究所から資金援助を受けています。 [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・レヒェンツェントルムのコンピュータや関連リソースに加え、アリゾナ大学の高性能コンピューティングクラスタも利用した。2000台のプロセッサが3週間にわたって同時にデータを処理した。こうして研究チームは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模擬宇宙を継続的に生成し、ビッグバンから4億年後から現在までの発展を可能にしました。[1] [4]
チームメンバーのウェクスラー氏によると、「この研究の本当に素晴らしい点は、銀河の進化に関するあらゆるデータ、つまり銀河の数、銀河に含まれる恒星の数、そしてそれらの恒星がどのように形成されたかといったデータを用いて、過去130億年の宇宙の包括的な全体像を描き出せることです」[4]。ウェクスラー氏はさらに、「私にとって最もエキサイティングなのは、これらの疑問をすべて、機能する枠組みの中で問うことができるモデルができたことです。[…] このモデルは計算コストが十分に低く、実質的に約1秒で宇宙全体を計算できます。そうすれば、これを何百万回も繰り返し、パラメータ空間全体を探索する余裕が生まれます」とコメントしています。[4]
結果
研究結果の一つは、初期宇宙における高密度の暗黒物質が、当初考えられていたように星形成率に悪影響を与えていないことを示唆している。研究によると、一定の大きさの銀河は、より長期間、高い速度で星を形成する可能性が高かった。[6]研究者たちは、このプロジェクトの目的を、星が超新星爆発で消滅する頻度、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知見を得ることで、生命の 起源[5]にまで拡大したいと考えている。
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Pages displaying short descriptions of redirect targets
- 銀河 – 重力で束縛された恒星と星間物質の巨大な系
- 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Pages displaying short descriptions of redirect targets
- 宇宙論計算ソフトウェアの一覧
- ミレニアム・ラン – 宇宙のコンピューターシミュレーション
- N体シミュレーション – 粒子の力学系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』が銀河進化に光を当てる - アリゾナ大学主導の研究チームは、何百万もの仮想宇宙を作成し、それらを実際の銀河の観測結果と比較することで、銀河形成の研究に強力な新たなアプローチを提示する発見をした」.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」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). 「天文学者たちがコンピューターの中に800万個の宇宙を創造し、その成長を観察。そこから分かったこと。800万個の宇宙のシミュレーションから、私たち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』による銀河進化の検証 研究者たちは、『ユニバースマシン』と呼ばれる巨大スーパーコンピューターを用いて、星と銀河の形成をモデル化しました。その過程で、彼らは約10¹⁴個の銀河からなる、驚異的な800万個の『仮想宇宙』を創造しました」. 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）「科学者たちは宇宙の歴史を理解するために何百万もの仮想宇宙を創造する - 科学者たちはスーパーコンピューター上で何百万もの宇宙のレプリカを作成した」Space.com 。 2019年8月24日閲覧。
外部リンク
- 公式サイト
- 動画 (00:57) – YouTubeの「UniverseMachine – バーチャルツアー」
- 動画 (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）
