宇宙の年齢138億年を2分半に凝縮したスパコンのシミュレーション動画

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WIREDさんで「スーパーコンピューターで138億年の宇宙の歴史をシミュレーションした動画」が取り上げられていて面白かったので要約してご紹介。

マサチューセッツ工科大学(MIT)などの研究チームは、恒星、銀河、ブラックホールなど、直径3億3000万光年の範囲すべての要素を処理できる「Illustris」で宇宙誕生(ビッグバン)1200万年後から暗黒物質・ダークエネルギー・星間ガス・塵の進化をたどるシミュレーションを行い、2014年5月7日付けで「Nature」誌に発表しました。

処理能力の向上により細部まで再現が可能に

従来のシミュレートでは重要な要素がすべて収まる程度に大規模で、且つスパコンがクラッシュしない範囲で再現しなくてはならなりません。

しかし星間ガスなどの動きは一般に直径3光年ほどの範囲で起きるため、宇宙全体のスケールと比べると要素には8桁(1000万倍以上)もの差があります。すべてを再現することは、人間ひとりの体内の酵素やDNA鎖の動きと成長全てをシミュレーションするのと同等。

従来は、宇宙の96%を占めるダークマター(22~27%)とダークエネルギー(約70%)を要素として用い、人が認識できる「通常の物質(4%)」はほぼ無視してきました。4%を無視しても宇宙全体を結びつけているとされるフィラメント(糸状)構造である「宇宙のクモの巣」構造(Cosmic Web)は再現できますが、近年のスパコンの演算処理能力が向上したことによって、細部までシミュレーション可能になったといいます。

最初期の宇宙ではクモの巣状になった暗黒エネルギーに従って物質が集中し、耐え切れずに爆発することを繰り返す様子が伺えます。動画の最後では宇宙はえらく落ち着いていますが最初はこんなに目まぐるしかったんですね。

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