瑞士科學家模擬出史上最大虛擬宇宙，研究暗物質和暗能量
瑞士蘇黎世大學的天體物理學家在一台大型超級電腦上，模擬了整個宇宙的形成。這是迄今為止人類模擬出的最大的虛擬宇宙，獲取的研究數據將用於調整 2020 年發射的歐幾里得（Euclid）衛星，研究暗物質和暗能量。
於過去三年，研究人員研發並優化了模擬宇宙的程式，充分利用超級電腦的可用記憶體和處理能力，高度準確地描述了宇宙中暗物質動態和大尺度結構的形成。在瑞士國家計算中心（Swiss National Computing Center，CSCS）的超級電腦上運行了 80 小時後，程式產生了 2 萬億（10e12）個代表暗物質流的宏觀粒子，從中產生了一份巨大的星系目錄，包含 250 億個虛擬星系。
研究暗宇宙的組成
經過精確計算，研究人員模擬了暗物質流在其自身引力下的演變，繼而模擬了低密度物質，即暗物質暈（dark matter halos）的形成。科學家認為，銀河系正是從暗物質暈中形成的。按照歐洲歐幾里得任務的要求，這項研究要在整個可觀測宇宙的範圍內，模擬體積僅為銀河系十分之一的星系。
測量光路扭曲
科學家相信，宇宙之中約 95％ 的組成都是「黑暗的」（dark），這包括 23% 的暗物質和 72% 的暗能量。暗能量的本質是現代科學的一大未解之謎。暗物質和暗能量不可直接觀測，只能通過間接手段研究。正如光線通過一塊不均勻的玻璃板會發生扭曲一樣，遙遠星系的光途經暗物質時，也會發生偏向（deflection）。歐幾里得衛星可以捕捉到這些微小的扭曲，幫助科學家們研究暗物質和暗能量。
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歐幾里得衛星將於 2020 年發射，執行為期 6 年的數據收集任務。它將對宇宙進行層析成像，追溯 100 億年以前的宇宙進化。虛擬宇宙所產生的星系目錄，將幫助改善衛星的觀察策略，減少各種誤差。通過分析歐幾里得衛星收集的數據，科學家們將對暗能量的本質有進一步了解，更有希望發現物理學新突破，如廣義相對論的改進，或新粒子的發現。
參考資料：
- Potter, D., Stadel, S. & Teyssier, R. (2017). PKDGRAV3: beyond trillion particle cosmological simulations for the next era of galaxy surveys. Computational Astrophysics and Cosmology. doi:10.1186/s40668-017-0021-1
