Крупнейшая в истории космологическая симуляция под названием «Гипермиллениум» (HyperMillennium) была разработана международной группой ученых, работавших под руководством Китая. Этот проект предоставляет исследователям передовой цифровой инструмент для изучения развития Вселенной. В симуляции отображён массивный куб, протяженность каждой стороны которого составляет 12 миллиардов световых лет, и использовано 4,2 триллиона виртуальных частиц тёмной материи.
Используя метод N-тельного численного моделирования, исследователи смогли детально воспроизвести эволюцию крупных структур Вселенной на протяжении 10 миллиардов лет. По сути, ученые создали виртуальную Вселенную внутри суперкомпьютера, начиная с периода, последовавшего за Большим взрывом, и последовательно отслеживая влияние гравитации. Эта цифровая модель позволяет исследователям просматривать прошлое и изучать процессы формирования галактик и других космических объектов. Включение физических моделей образования галактик привело к созданию подробного каталога, содержащего информацию об их расположении, светимости и других важных параметрах. Это обеспечивает теоретическую основу для изучения тёмной материи и тёмной энергии, а также оказывает значительную поддержку новым проектам по обзору галактик, таким как телескоп «Сюньтянь» (космический телескоп Китайской космической станции) и миссия «Евклид» Европейского космического агентства.
По словам исследователя Ван Цяо из Национальных астрономических обсерваторий Китайской академии наук, симуляция отличается высокой точностью расчёта гравитационных взаимодействий и временными параметрами, а также достигла значительного прогресса в вычислительных возможностях. Это позволяет учёным детально исследовать крайне редкие и массивные космические структуры, не утратив при этом высокую статистическую достоверность. Для проведения таких крупномасштабных симуляций необходимы колоссальные вычислительные мощности. Для решения этой задачи исследовательская группа использовала собственную программу PhotoNs, созданную специально для китайских суперкомпьютеров. Более чем десятилетний труд, посвящённый разработке алгоритмов и их оптимизации, позволил команде добиться эффективных вычислений с применением более чем 10 000 ускорительных карт. В ходе реализации проекта было затрачено свыше 100 миллионов процессорных часов и 10 миллионов часов работы ускорителей, а также сформировано около 13 петабайт необработанных и обработанных данных.
Майк Бойлан-Колчин, профессор Техасского университета в Остине, охарактеризовал эту симуляцию как выдающееся вычислительное достижение, которое позволит узнать больше о тёмной энергии и ранней Вселенной. По его словам, её уникальный масштаб и детализация определят стандарты для исследователей на долгие годы. Фолькер Шпрингель, директор Института астрофизики имени Макса Планка в Германии, подчеркнул, что данная симуляция устанавливает новые границы для расчётов в космологии. Он выразил «глубочайшее восхищение» работой команды, создавшей столь масштабную и точную модель, которая даст возможность проводить новые, более точные испытания общепринятой космологической модели.
Для оценки эффективности симуляции, команда исследователей сопоставила результаты моделирования с фактическими данными наблюдений скопления галактик Абель 2744, расположенного на расстоянии около четырех миллиардов световых лет от Земли. Полученное соответствие оказалось поразительным – оно сохранилось даже на уровне отдельных пикселей, что свидетельствует о том, что стандартная космологическая модель остается работоспособной даже в столь сложных условиях, как сталкивающиеся скопления галактик. Согласно информации, предоставленной Национальными астрономическими обсерваториями, первая часть данных симуляции уже передана мировому научному сообществу через Национальный центр астрономических данных – платформу, предназначенную для астрономических исследований, образования и прикладных разработок, использующих данные.