科技日报记者 陆成宽
23日，由中国科学家领衔的国际科研团队，正式发布超大规模宇宙学模拟项目“千衍”的首批研究成果。这一在超级计算机中构建的虚拟宇宙，边长达到约120亿光年，追踪了约4.2万亿个暗物质粒子的运动轨迹，首次以超高精度描绘出宇宙百亿年来的结构演化全景，被学界誉为探索暗物质与暗能量奥秘的“数字导引图”。
“千衍”模拟从宇宙大爆炸后不久启动，通过计算物质之间的引力作用，一步步还原出暗物质如何聚集成暗晕以及庞大的宇宙纤维状网络。“模拟不仅记录下100多个宇宙演化阶段的快照，还能借助星系形成模型生成虚拟星系的光度、颜色甚至模拟的观测图像。”中国科学院国家天文台研究员王乔说，“这意味着，科学家可以将虚拟宇宙的‘样貌’直接与大型望远镜拍摄的真实天区照片进行对比，从而检验现有宇宙学理论的可靠性。”
作为连接理论与观测的关键桥梁，“千衍”将为一系列重大科学问题的研究提供重要支撑。王乔表示，模拟数据将直接服务于中国空间站巡天望远镜、欧洲空间局欧几里得空间望远镜等国际大型巡天项目，帮助天文学家从海量观测信号中准确识别暗物质、暗能量对宇宙结构形成的影响。
国际同行对这项成果给予高度评价。美国德克萨斯大学奥斯汀分校麦克·博伊兰-科尔钦教授称，“千衍”是一项计算奇迹，认为其在模拟体积与质量分辨率的覆盖范围上前所未有，是星系形成和宇宙学研究领域的标志性成果。德国马普天体物理研究所所长沃尔克·斯普林格尔教授则表示，该模拟“重新定义了数值宇宙学所能达到的水平”，强大的统计效能使科学家能够对标准宇宙学模型展开新的高精度检验。
在具体科学验证方面，研究团队以距离地球约40亿光年的复杂并合星系团“阿贝尔2744”为例进行了比对。结果发现，即使该星系团内部动力学状态活跃、所在环境极端复杂，“千衍”基于标准宇宙学模型的模拟预测仍与詹姆斯·韦布空间望远镜的实际观测高度吻合。相关研究论文已于近日在《皇家天文学会月刊》上正式发表。
（中国科学院国家天文台供图）
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