實驗示意圖。圖片來源：FLAMINGO團隊

荷蘭萊頓大學科學家主導的國際團隊進行了迄今已知最大規(guī)模的宇宙學計算機模擬，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。

宇宙學理論認為，宇宙的性質(zhì)由幾個被稱為“宇宙學參數(shù)”的數(shù)字設定。其中最簡單的宇宙學理論囊括6個“宇宙學參數(shù)”，科學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，科學家使用機器學習方法校準了星系風的影響。

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，可測量宇宙學參數(shù)的值，以更好地揭示宇宙學的秘密。