Galaxie jsou ve vesmíru všude kolem nás. A žijeme uvnitř jedné z nich. Přitom stále nemáme jasnou představu, jak vznikají galaxie typu Mléčná dráha, ani jak rostou a mění se v průběhu času. Lidští astronomové byli na tenhle problém očividně krátcí, teď ale nastupují superpočítače a jejich mocný výkon v simulacích.
Pozorování reálných galaxií je sice povznášející, ale poskytne nám pouze momentky z předlouhého života galaxie. Když chtějí vědci detailně studovat vznik a vývoj galaxií v průběhu miliard let existence vesmíru, tak se stejně musejí uchýlit k počítačovým simulacím. Tradičně to dělají tak, že simulují vesmíry a testují nové teorie o vzniku galaxií, pěkně jednu po druhé.
Peter Behroozi z americké Steward Observatory na University of Arizona a jeho kolegové to vzali pořádně do ruky a vyrobili si na superpočítači miliony různých simulovaných vesmírů. Každý z nich přitom testoval nějaké teorie o vzniku a růstu galaxií. Jejich intenzivní výzkum zpochybnil tradiční představy o roli temné hmoty při tvorbě galaxií, o vývoji galaxií v čase i o vzniku hvězd v galaxiích. S tím ještě bude zřejmě dost zábavy.
Jak říká Behroozi, s brutální výpočetní silou superpočítače mohli postupovat tak, že stvořili miliony vesmírů a pak je srovnávali s tím naším skutečným vesmírem. A sledovali přitom, které fyzikální „recepty“ zajistí vznik vesmíru podobného našemu. Behrooziho tým je první, který vytvořil vnitřně konzistentní vesmíry, co jsou precizními replikami podle vzoru toho reálného vesmíru. Každý jejich simulovaný vesmír přitom zahrnuje oblast, která obsahuje 12 milionů galaxií a pokrývá časový úsek od 400 milionů let po Velkém třesku až po dnešek.
Tvůrci svému postupu říkají UniverseMachine, čili Stroj na vesmíry. Každý vesmír, který tenhle stroj vyrobil, prošel sérií testů a srovnání. Ukázalo se, že simulované vesmíry, které se na první pohled nejvíce podobaly skutečnému vesmíru, skutečně vznikly díky fyzikálním „receptům“, které byly hodně podobné receptu na náš reálný vesmír. Jak se zdá, tento nový nástroj ke studiu galaxií funguje.
Simulovat vesmíry není legrace. Behroozi a spol. k tomu použili výpočetní zdroje amerického výzkumného centra NASA Ames Research Center a německého centra Leibniz-Rechenzentrum, a zároveň také superpočítač Ocelote, který je součástí clusteru High Performance Computing na University of Arizona. Dvě tisícovky procesorů žvýkaly data a simulovaly vesmíry déle než tři týdny. Behrooziho tým za celou dobu výzkumu simuloval více než 8 milionů vesmírů. Do budoucna plánují rozšířit svoji metodu Stroje na vesmíry o konkrétní tvary jednotlivých galaxií a o vývoj těchto tvarů během historie příslušného vesmíru.
Video: Close Pairs and Galaxy Formation - Peter Behroozi
Video: Peter Behroozi: The Correlation between Galaxy Growth and Dark Matter Halo Assembly
Literatura
University of Arizona 9. 8. 2019, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 488: 3143–3194.
Největší simulace vesmíru obsahuje 25 miliard virtuálních galaxií
Autor: Stanislav Mihulka (10.06.2017)
Illustris: The Next Generation je nejpokročilejší simulací vesmíru
Autor: Stanislav Mihulka (02.02.2018)
Umělá inteligence poprvé simulovala vesmír: Rychle, přesně a nikdo neví jak
Autor: Stanislav Mihulka (27.06.2019)
Diskuze:
Stroj na vesmíry
Emil Houba,2019-08-16 02:53:25
Stroj na vesmíry UniverseMachine jede na superpočítači Ocelote a simuluje miliony vesmírů
Stroj na “simulaci” podle obrazku simuluje Vesmiry jako nejake koule v cem? V supervesmiru? Kazdy simulacni programm (a vubec kazdy z “umele intelligence”) je jen tak dobry jak dobry je programator, co ten program napsal/programoval. A podle uvedene Skizze mam jen ten dojem, ze, autor ma jen „Zemni“ predstavy o jinych vesmirech. je to podobne jako kdyz UFOlogove predstavuji mimozemstany podobne lidem, ackoliv budou urcite uplne jini, treba budou mit 6 noh. Je to jen nedostatek predstavivosti.
Existuji-li jine vesmiry (podle meho nazoru existuji, ale mohu se mylit), tak jich je nekonecne mnoho a jsou jen produkt naseho ctyrrozmerneho prostoru, kde ale cas neni ctvrty rozmer, jak se vseobecne uvadi. Autori stringove teorie pouzivaji 11-ti rozmerny prostor, ktery si bohuzel neumin predstavit, moje predstavivost konci u ctyrrozmerneho prostoru. Ale treba existuji velice inteligentni lide, kteri si ten 11-ti rozmerny prostor umi predstavit (ne ho jen matematicky popsat, to je lehke).
Kdyz nekdo neni schopny definovat stoprocentne zakladni premisy, je jeho programovy product k nicemu (Stroj na vesmíry). Jako priklad bych udal predpoved pocasi, ktere je urcite kausalni, ale stavajici programy “umele inteligence” umi vypotit predpoved jen na nekolik dni dopredu a to i ev. s velikymi chybami. A vsude je to stejne, at uz se divam na mobily, auta, Boeing 737 MAX, Windows, etc., vse je jen zatizeno chybamni, kolikrat tragickymi.
Teorie vševývoje
Miloslav Ing. dědek,2019-08-11 15:24:55
Stále nemáme jasnou představu, jak vznikají galaxie typu Mléčná dráha, ani jak rostou a mění se v průběhu času. Nejen vyřešení těchto problémů usnadní znalost Teorie vševývoje: https://miloslavdedek.blogspot.com/2019/07/teorie-vsevyvoje.html
Nerealisticke
Peter Somatz,2019-08-11 14:43:15
Ono je sice pekne ze PCcko mi prazdny cyklus for (int i=0;i
Re: Nerealisticke
Peter Somatz,2019-08-11 14:44:42
Ha. Prispevok odseknuty.
i je mensie ako 100000;i plus plus ) zbehne za milisekundu. Mohol by som si mysliet ze ked budem mat milion jadier, tak uz to bude na nieco dobre. Simulacie pocasia ukazuju ze nie. Staci mala nepresnost a chyba sa bude v kazdom kroku rapidne zvacsovat, az su vysledky po par krokoch uplne na nic. A simulacie pocasia na nasej malej planetke, alebo len jej casti, su nic oproti vyvoju vesmiru.
Re: Re: Nerealisticke
Vojta Ondříček,2019-08-11 18:44:19
Souhlas.
Simulace změn počasí v naší atmosféře.
Atmosféra Země má hmotnost přes 5 * 10^21 gramů, Jeden gram vzduchu má zhruba 2 * 10^22 molekul. Do simulace musí být začleněna intenzita Slunečního záření, struktura a albedo povrchu pevnin, průběh mořských proudů, jejich teplota a intenzita, coriolisovy síly, .... a mávnutí křidélek pověsného motýlka rozpoutávajícího cyklon.
Ta simulace by musela být časově vzorkovaná aspoň na mili-sekundy.
Proto je simulace vývoje počasí na naší mrňavé Zemi tak nedokonalá, protože není v lidských silách a technických prostředcích propočítat použitelnou předpověď počasí. Meteorlogové pracují s aktuálními hodnotami údajů z měřících přístrojů po celé Zemi, se satelitními obrazy a pod. a tak pomocí chytrých algoritmů (sestavených na základech praktických zkušeností) předpovídat vývoj na hodiny, či dny, ovšem s klesající pravděpodobností.
O smyslu simulace vývoje Vesmíru bych taktně pomlčel. Jsou to milé pokusy o zábavu publika typu kabaretního vystoupení iluzionisty. Trochu mi to připadá jako pověstná Drakeova rovnice na vypočítání počtu vyspělých civilizací ve Vesmíru.
Pracoval jsem kdysi se simulací proudění vzduchu elektronickými přístroji (telefonní centrály a podobné). Klasické zadání rastr 1cm kubický prostoru, z tabulek odvozené (odhadnuté) aerodynamické vlastnosti komponentů, tlak vzduchu (nadmořská výška pozice zařízení), jeho vlhkost a teplota.
Cílem simulace byly teploty chlazených komponentů, umístění větráků a výběr jejich typů. Na mrňavém prostoru simulace o několika kubických metrech trvala použitelná simulace na dobrém PC (před 20 lety) celý den.
Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce
