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荷蘭萊頓大學(xué)科學(xué)家主導(dǎo)的國際團隊進行了迄今已知最大規(guī)模的宇宙學(xué)計算機模擬，不僅跟蹤暗物質(zhì)，還跟蹤普通物質(zhì)(如行星、恒星和星系等)，從而管窺宇宙是如何進化的。相關(guān) 3 篇論文發(fā)表于最新一期英國《皇家天文學(xué)會月刊》。
名為 FLAMINGO 的模擬根據(jù)物理定律計算宇宙所有組成部分(普通物質(zhì)、暗物質(zhì)和暗能量)的演化。研究團隊指出，為使這種模擬成為可能，他們開發(fā)了一種新的代碼 SWIFT，它可有效地將計算工作分配給 3 萬個中央處理單元。
宇宙學(xué)理論認為，宇宙的性質(zhì)由幾個被稱為“宇宙學(xué)參數(shù)”的數(shù)字設(shè)定。其中最簡單的宇宙學(xué)理論囊括 6 個“宇宙學(xué)參數(shù)”，科學(xué)家可通過各種方式精確測量這些參數(shù)的值。
其中一種方法依賴宇宙微波背景輻射的特性，這是早期宇宙遺留下來的微弱余暉。但這種方法測得的宇宙學(xué)參數(shù)的值與其他依賴星系引力彎曲光線的方式(引力透鏡)測量的值不匹配。最新計算機模擬有望揭示造成這些值“緊張關(guān)系”的原因，它們可告知測量中可能存在的偏差(系統(tǒng)誤差)。
到目前為止，用于與觀測結(jié)果進行比較的計算機模擬只跟蹤暗物質(zhì)。研究人員表示，盡管暗物質(zhì)主導(dǎo)著引力，但普通物質(zhì)的貢獻不能再被忽視。普通物質(zhì)只占宇宙中所有物質(zhì)的 16%，但其不僅能感受到重力，還能感受到氣體壓力，這會導(dǎo)致活躍的黑洞和超新星將物質(zhì)從星系內(nèi)吹出，進入星際空間。在最新研究中，科學(xué)家使用機器學(xué)習(xí)方法校準了星系風(fēng)的影響。
模擬結(jié)果表明，中微子和普通物質(zhì)對于作出準確的預(yù)測至關(guān)重要，但并不能消弭不同測量技術(shù)所得數(shù)值之間的“緊張關(guān)系”。中微子也很有可能在這種不匹配中發(fā)揮重要作用。
研究團隊表示，通過將此類模擬與大規(guī)模結(jié)構(gòu)觀測結(jié)果進行比較，可測量宇宙學(xué)參數(shù)的值，以更好地揭示宇宙學(xué)的秘密。
