为了探索暗物质 科学家“造”了一个迄今最大的“虚拟宇宙”

瑞士科学家们使用一台巨型超级计算机，模拟出了整个宇宙的构成。他们利用2万亿个数字粒子，生成了包含约250亿个模拟星系的庞大目录。科学家们表示，这份目录将被用于校准欧洲“欧几里得”（Euclid）卫星上进行的实验。这颗卫星将于2020年发射，使命是揭开笼罩在暗物质和暗能量头上的“面纱”。

过去3年间，苏黎世大学的研究人员研发并优化了一组名为“PKDGRAV3”的革命性代码，它能以前所未有的精度，描述暗物质的动态以及宇宙间大尺度结构的形成。这套代码在位于瑞士国家计算中心的“代恩特峰（Piz Daint）”超级计算机上仅仅运行了80个小时，便生成了一个包含2万亿个宏观粒子（代表暗物质流）的虚拟宇宙，研究人员从中提取出了一份包含250亿个星系的目录。

他们以暗物质流在自身引力作用下不断演变为特征，模拟了名为“暗物质晕”的低浓度物质的组成。鉴于最新演算的精确度非常高，他们相信，类似银河系这样的星系就形成于暗物质晕中。

“欧几里得”卫星的任务就是探索宇宙的暗面。据悉，宇宙包含23%的暗物质和72%的暗能量。苏黎世大学计算机天体物理学教授罗曼·德仕雅说：“暗能量的属性一直是现代科学的一个未解之谜”。

在“欧几里德”卫星于2020年开始执行为期6年的数据采集任务前，这一新的虚拟星系目录可以帮助优化该卫星实验的观测策略，并使各种不同来源错误的数量降至最低。苏黎世大学计算科学研究所的约阿希姆·斯塔德尔博士说：“‘欧几里德’卫星将为我们的宇宙绘图，追溯宇宙100多亿年间的演化历程。”

利用欧几里德卫星提供的数据，科学家们将获得有关暗能量性质的新信息，他们也希望，新数据能助他们发现标准模型之外的新物理学，例如广义相对论的修正版或某种新粒子等。