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福州科研力量深度参与!中国建成120亿光年“数字宇宙”,助力暗物质研究迈向新高度

4月23日,由中科院国家天文台牵头、含福建高校与科研机构学者在内的国际团队,正式发布超大规模宇宙学模拟项目“千衍”的首批成果。该虚拟宇宙边长120亿光年,是当前全球尺度最大的数值宇宙模型,依托国产超级计算机完成,全程追踪约4.2万亿个暗物质粒子演化路径,首次实现对百亿年宇宙结构形成过程的高精度动态还原,被学界称为探索暗物质与暗能量本质的“数字导引图”。

“千衍”模拟始于宇宙大爆炸后极早期,通过精确求解引力相互作用,逐步复现暗物质如何聚集成暗晕,并进一步编织成贯穿宇宙的纤维状大尺度结构网络——这一过程为理解星系诞生环境提供了关键物理基础。

福州科研力量深度参与!中国建成120亿光年“数字宇宙”,助力暗物质研究迈向新高度(图1)

据项目核心科学家、中科院国家天文台王乔研究员介绍,该模拟共生成100余个宇宙演化关键节点的“快照”,并融合先进星系形成模型,可同步输出虚拟星系的光度、颜色乃至模拟观测图像。这种端到端的数字映射能力,使福州及全国天文工作者得以将模拟结果与哈勃、韦布等望远镜获取的真实深空影像直接比对,从而客观检验ΛCDM标准宇宙学模型的适用边界。

作为连接理论预言与实测数据的核心桥梁,“千衍”产出的数据集已纳入中国空间站巡天望远镜(CSST)、欧洲欧几里得空间望远镜(Euclid)等重大项目的预研体系。福建本地高校天体物理团队亦正基于该平台,开展暗物质分布统计特征与星系-晕关联性的区域化分析工作。

福州科研力量深度参与!中国建成120亿光年“数字宇宙”,助力暗物质研究迈向新高度(图2)

国际学界高度评价此项突破。美国德克萨斯大学奥斯汀分校麦克·博伊兰-科尔钦教授指出,“千衍”在模拟体积与质量分辨率的综合指标上达到历史峰值,是星系形成研究领域的里程碑式进展;德国马普天体物理研究所所长沃尔克·斯普林格尔则认为,其空前的统计样本量,正推动数值宇宙学进入高精度验证新阶段。

在实证检验环节,研究团队选取距地球约40亿光年的强并合星系团“阿贝尔2744”作为典型案例。尽管该系统动力学复杂、环境扰动剧烈,但“千衍”基于标准模型的预测结果,与詹姆斯·韦布空间望远镜(JWST)最新观测图像高度一致。相关论文已发表于国际权威期刊《皇家天文学会月刊》(MNRAS)。

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摘要:中国主导建成边长120亿光年的“千衍”虚拟宇宙,追踪4.2万亿暗物质粒子,为暗物质与暗能量研究提供高精度数字参照。 SEO关键词:千衍模拟,暗物质研究,福州天文,福建科研,数值宇宙学 SEO描述:“千衍”虚拟宇宙由中科院领衔、福州等地科研力量参与建成,边长120亿光年,助力福建及全国暗物质研究与数值宇宙学发展。

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