Symulacje wszechświata
Ciągły wzrost prędkości i pamięci komputerów umożliwia astrofizykom prowadzenie coraz bardziej szczegółowych symulacji złożonych zjawisk astronomicznych. Tego typu symulacje komputerowe są bezcenne z punktu widzenia ograniczania rozmaitych parametrów modeli teoretycznych i zdobywania niedostępnych dotychczas informacji na temat ewolucji wszechświata. W ramach finansowanej przez UE inicjatywy "Pan-European training in computational cosmology: Modelling cosmic structures" (COSMOCOMP) współpracę podjęły wiodące ośrodki w dziedzinie kosmologii obliczeniowej. Ta sieć szkoleń wstępnych (ITN) dała możliwość ośmiorgu doktorantom i 24 badaczom ze stopniem doktorskim podjęcia współpracy na rzecz udostępnienia nowych perspektyw na widzialny wszechświat. Aby wytłumaczyć prawa rządzące widzialnym wszechświatem, symulacje kosmologiczne realizowane przez uczestników projektu COSMOCOMP czerpią z wielu dyscyplin, w tym hydrodynamiki i mikrofizyki materii barionicznej. Z perspektywy obliczeniowej wyzwaniem jest włączenie rozmaitych elementów do obszernych modeli kosmologicznych. Partnerzy sieci postarali się w związku z tym o przywilej dostępu do światowej klasy zasobów superkomputerowych. Wraz z konsorcjum Virgo, uczestnicy projektu COSMOCOMP zrealizowali największą kosmologiczną symulację n ciał, jaką dotychczas przeprowadzono. Ta kalkulacja rozwiązała interakcje grawitacyjne między 303 miliardami cząstek w skrzynce kosmologicznej o boku 4286 megaparseków. Ta symulacja pod nazwą Millennium-XXL zaowocowała prognozami dotyczącymi dystrybucji masy we wszechświecie na małą i dużą skalę. Badacze z zespołu COSMOCOMP opracowali także nowe kody programowe do hydrodynamicznych symulacji fizyki powstawania galaktyk. W ruchomym kodzie sitowym AREPO i gładkocząstkowym kodzie hydrodynamicznym GADGET, badacze dokonali starannej manipulacji warunków we wszechświecie, aby zbadać ewolucję galaktyk, jaka zachodzi od 13 mld lat. Wśród wielu fascynujących rezultatów projektu COSMOCOMP ITN znalazła się od dawna poszukiwana prognoza dotycząca teorii ciemnej materii. Po raz pierwszy wykryto promienie gamma emanujące z anihilacji cząstek ciemnej materii. Za sprawą programu warsztatów tematycznych stypendyści mieli możliwość udostępnić wyniki badań i wspólnie przyjrzeć się ramom teoretycznym leżącym u podstaw symulacji. Zespół COSMOCOMP zbadał swoich badań dla szerszej społeczności naukowej, głównie za sprawą konferencji międzynarodowych.
Słowa kluczowe
Struktury kosmiczne, zjawiska astronomiczne, kosmologia obliczeniowa, hydrodynamika, materia barioniczna
