YaChudo

Проєкт Illustris

Переглядів: 0. Оновлено 24.10.2026.

Детальне моделювання великомасштабної структури Всесвіту в проєкті Illustris. Розподіл темної матерії показано синім кольором, а розподіл газу — помаранчевим.

Проєкт Illustris — серія астрофізичних моделювань, яку здійснює міжнародна команда науковців[1] з метою дослідження процесів формування та еволюції галактик у Всесвіті за допомогою комплексного фізичного моделювання. Перші результати були описаножі в низці публікацій[2][3][4], після чого проєкт отримав широке висвітлення в пресі[5][6][7]. У квітні 2015 року проєкт оприлюднив усі дані, отримані в результаті моделювань. Ключовими розробниками моделювання Illustris були Фолькер Шпрінгель (Інститут астрофізики імені Макса Планка) та Марк Фогельсбергер (Массачусетський технологічний інститут). Інфраструктуру моделювання Illustris і модель формування галактик використали в широкому спектрі похідних проєктів, починаючи з Auriga та IllustrisTNG (обидва 2017 року), а згодом Thesan (2021), MillenniumTNG (2022) та TNG-Cluster (2023).

Моделювання Illustris

Огляд

Поштова марка Німецької пошти 2018 року на честь моделювання Illustris

Оригінальний проєкт Illustris здійснив Марк Фогельсбергер[8] разом зі співавторами як перше великомасштабне застосування для моделювання формування галактик нового коду Arepo, розробленого Фолькером Шпрінгелем[9].

Проєкт Illustris включав великомасштабні космологічні моделювання еволюції Всесвіту, що охоплювали період від початкових умов Великого вибуху до сучасності, тобто 13,8 мільярда років. Результати моделювання, виконаного на основі найточніших доступних на сьогодні даних і розрахунків, порівнюють зі спостереженнями, щоб краще зрозуміти природу Всесвіту, зокрема формування галактик, темну матерію та темну енергію[5][6][7].

Моделювання враховувало багато фізичних процесів, які вважають критично важливими для формування галактик. Серед них — зореутворення й подальший зворотний зв'язок унаслідок вибухів наднових, а також формування надмасивних чорних дір, поглинання ними навколишнього газу та різні механізми енергетичного зворотного зв'язку[1][4][10].

Зображення, відео та інші візуалізації даних, призначені для публічного поширення, доступні на офіційній сторінці медіаматеріалів.

Обчислювальні аспекти

Основне моделювання Illustris виконали на суперкомп'ютері Кюрі в Комісаріаті атомної енергетики Франції та на суперкомп'ютері SuperMUC у Лейбніцькому суперкомп'ютерному центрі[1][11]. Загалом для моделювання знадобилося 19 мільйонів процесор-годин із використанням 8 192 ядер CPU[1]. Пікове використання оперативної пам'яті становило приблизно 25 ТБ[1]. Упродовж моделювання зберегли 136 миттєвих зрізів стану системи, загальний обсяг яких перевищив 230 ТБ[2].

Для виконання моделювань Illustris використовували комп'ютерну програму Arepo. Її написав Фолькер Шпрінгель, автор коду GADGET. Назва програми походить від одного зі слів у квадраті Сатора. Arepo розв'язує рівняння гравітації та гідродинаміки, використовуючи дискретизацію простору на основі рухомої мозаїки Вороного. Програму оптимізовано для роботи на великих суперкомп'ютерах із розподіленою пам'яттю з використанням підходу MPI.

Публічний випуск даних

У квітні 2015 року (через 11 місяців після публікації перших статей) команда проєкту оприлюднила всі набори даних усіх моделювань[12]. Файли даних містять каталоги груп окремих гало та субгало, дерева злиттів, які відстежують ці об'єкти в часі, повні дані про частинки для 135 різних моментів часу, а також різноманітні додаткові каталоги даних. Окрім безпосереднього завантаження даних, інтерфейс дає змогу виконувати багато поширених завдань із пошуку та добування даних без необхідності отримувати весь набір даних.

Моделювання IllustrisTNG

Відео формування галактики в чисельному моделюванні IllustrisTNG

Додаток «TNG» у назві IllustrisTNG означає «наступне покоління» (англ. The Next Generation)[13]. Результати моделювання доступні для публічного використання[14].

Примітки

  1. ↑ а б в г д Staff (14 червня 2014). The Illustris Simulation - Towards a predictive theory of galaxy formation. Процитовано 16 липня 2014.
  2. ↑ а б Vogelsberger, Mark; Genel, Shy; Springel, Volker; Torrey, Paul; Sijacki, Debora; Xu, Dandan; Snyder, Greg; Nelson, Dylan; Hernquist, Lars (14 травня 2014). Introducing the Illustris Project: Simulating the coevolution of dark and visible matter in the Universe. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 444: 1518. arXiv:1405.2921. Bibcode:2014MNRAS.444.1518V. doi:10.1093/mnras/stu1536.{{cite journal}}: Обслуговування CS1: Сторінки із непозначеним DOI з безкоштовним доступом (посилання)
  3. ↑ Genel, Shy; Vogelsberger, Mark; Springel, Volker; Sijacki, Debora; Nelson, Dylan; Snyder, Greg; Rodriguez-Gomez, Vicente; Torrey, Paul; Hernquist, Lars (15 травня 2014). The Illustris Simulation: the evolution of galaxy populations across cosmic time. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 445: 175. arXiv:1405.3749. Bibcode:2014MNRAS.445..175G. doi:10.1093/mnras/stu1654.{{cite journal}}: Обслуговування CS1: Сторінки із непозначеним DOI з безкоштовним доступом (посилання)
  4. ↑ а б Vogelsberger, M.; Genel, S.; Springel, V.; Torrey, P.; Sijacki, D.; Xu, D.; Snyder, G.; Bird, S.; Nelson, D.; Hernquist, L. (8 травня 2014). Properties of galaxies reproduced by a hydrodynamic simulation. Nature. 509: 177—182. arXiv:1405.1418. Bibcode:2014Natur.509..177V. doi:10.1038/nature13316. Архів оригіналу за 29 червня 2017. Процитовано 16 липня 2014.
  5. ↑ а б Aguilar, David A.; Pulliam, Christine (7 травня 2014). Astronomers Create First Realistic Virtual Universe - Release No.: 2014-10. Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. Архів оригіналу за 4 липня 2018. Процитовано 16 липня 2014.
  6. ↑ а б Overbye, Dennis (16 липня 2014). Stalking the Shadow Universe. New York Times. Архів оригіналу за 12 листопада 2020. Процитовано 16 липня 2014.
  7. ↑ а б Nemiroff, Robert; Bonnell, Jerry; Newman, Phillip (12 травня 2014). Astronomy Picture of the Day - Illustris Simulation of the Universe. NASA. Архів оригіналу за 14 березня 2021. Процитовано 16 липня 2014.
  8. ↑ MIT Department of Physics. web.mit.edu. Процитовано 22 листопада 2018.
  9. ↑ Vogelsberger, Mark; Sijacki, Debora; Kereš, Dušan; Springel, Volker; Hernquist, Lars (5 вересня 2012). Moving mesh cosmology: numerical techniques and global statistics. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (англ.). 425 (4): 3024—3057. arXiv:1109.1281. Bibcode:2012MNRAS.425.3024V. doi:10.1111/j.1365-2966.2012.21590.x. ISSN 0035-8711. S2CID 118472303.
  10. ↑ Vogelsberger, Mark; Genel, Shy; Sijacki, Debora; Torrey, Paul; Springel, Volker; Hernquist, Lars (23 жовтня 2013). A model for cosmological simulations of galaxy formation physics. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (англ.). 436 (4): 3031—3067. arXiv:1305.2913. Bibcode:2013MNRAS.436.3031V. doi:10.1093/mnras/stt1789. ISSN 1365-2966. S2CID 119200587.
  11. ↑ Mann, Adam (7 травня 2014). Supercomputers Simulate the Universe in Unprecedented Detail. Wired. Процитовано 18 липня 2014.
  12. ↑ Nelson, D.; Pillepich, A.; Genel, S.; Vogelsberger, M.; Springel, V.; Torrey, P.; Rodriguez-Gomez, V.; Sijacki, D.; Snyder, G. F.; Griffen, B.; Marinacci, F.; Blecha, L.; Sales, L.; Xu, D.; Hernquist, L. (14 травня 2014). The Illustris Simulation: Public Data Release. Astronomy and Computing. 13: 12—37. arXiv:1504.00362. Bibcode:2015A&C....13...12N. doi:10.1016/j.ascom.2015.09.003. S2CID 30423372.
  13. ↑ Pillepich, A., Springel, V., Nelson, D., Genel, S., Naiman, J., Pakmor, R., Hernquist, L., Torrey, P., Vogelsberger, M., Weinberger, R., Marinacci, F. Simulating galaxy formation with the IllustrisTNG model // MNRAS. — 2018. — Т. 473. — С. 4077–4106. — DOI:10.1093/mnras/stx2656.
  14. ↑ Nelson, D., Springel, V., Pillepich, A., Rodriguez-Gomez, V., Torrey, P., Genel, S., Vogelsberger, M., Pakmor, R., Marinacci, F., Weinberger, R., Kelley, L., Lovell, M., Diemer, B., Hernquist, L. The IllustrisTNG simulations: public data release. Computational Astrophysics and Cosmology. — 2019. — Т. 6(1). — С. 2. — DOI:10.1186/s40668-019-0028-x.

Посилання

Джерело: стаття у Вікіпедії та історія редагувань (автори).