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自20世纪中期以来，科学家们对宇宙形成的过程基本有了一定的了解。宇宙膨胀和宇宙微波背景(CMB)的发现给大爆炸理论增加了可信性，而宇宙膨胀的加速导致了关于暗能量的理论形成。尽管如此，关于早期宇宙还有很多科学家不知道的东西，这就要求他们必须依靠关于一些对宇宙演化的模拟进行推演计算。
但是我们知道，想要进行一些对宇宙演化模拟需要非常庞大的规模，如果你只是推演宇宙的短暂时期，那么你可以在这部分时期进行详细地推演，这意味着你完全推演到宇宙诞生到现在的全过程。总的来说，计算的局限性意味着模拟要么是大规模的，要么是详细的，以目前的科学技术我们很难做到可以模拟一个大规模的详细宇宙。然而，一组来自德国和美国的科学家最近完成了迄今为止最详细的大规模宇宙模拟。时间跨度创造了迄今为止人类推演宇宙的最高纪录：亿年，即从宇宙大爆炸开始到现在。
TNG50模拟
据了解，这种先进的模拟技术被称为TNG50，它可以帮助研究人员研究宇宙是如何在细节和大尺度上进化的关键过程。TNG50是来自IllustrisTNG制作的最新的模拟，IllustrisTNG是一个正在进行的项目，主要目的是创建大型的宇宙星系形成模拟。它非常具有开创性，避免了同时将规模和细节做到两者兼顾。简而言之，TNG50成功地将详细的模拟以及大规模宇宙进化的统计成功结合在了一起。TNG50是第一个这种类型的模拟，开创了人类宇宙模拟的新时代！
那么创造这项模拟的功臣是谁呢？据悉，该模拟是由斯图加特的HazelHen超级计算机实现的，该计算机集成了个核连续不眠不休工作了一年多创造出了这项史无前例的模拟巨作，同时这是迄今为止时间最长、资源最密集的模拟。这个模拟系统由一个直径超过2.3亿光年的立方体组成，其中包含超过亿个粒子，代表暗物质、恒星、宇宙气体、磁场和超大质量黑洞。TNG50还可以分辨出发生在整个体积百万分之一(即光年)范围内的物理现象。这使得模拟可以追踪在亿年的宇宙历史中数千个星系的同步演化。同时科学家表示，在他们的模拟中，所观测到的现象没有被明确地编入模拟代码，也就是说这些现象以一种自然的方式出现，完全是来自模型世界中的基本物理成分的复杂相互作用而自然形成。
这幅图展示了宇宙的演变，从左边的大爆炸到右边的现代。
此外，TNG50是第一个对星系演化中起关键作用的两种阶段的模拟，从大爆炸看到了现在。第一个阶段是宇宙诞生，万物初始，有序、快速旋转的圆盘星系(如银河系)从最初混乱的气体云中浮现出来。随着这些气体的沉降，新生的恒星逐渐开始环绕并趋向圆形，最终演变成大型螺旋星系。
第二个阶段是，当星系趋于稳定时，一些高速的气体风从星系中流出。这是由超新星爆炸和模拟星系中心的超大质量黑洞活动所驱动的。虽然这个过程一开始是混乱的，气体向各个方向流动，但最终它们趋于稳定。
换句话说，这个模拟是第一次向人类展示了宇宙气体在星系周围流动的几何形状是如何决定它们的结构的奥秘。这项重大研究成果让相关科学家获得了年金穗奖，该奖项由德国斯图加特的高性能计算机中心颁发给国际研究界的成员。最关键的相关科学家将最终把TNG50的模拟数据发布给天文界和公众。来自世界各地的天文学家和普通科学家从模拟中做出他们自己的发现，甚至解决一些长久以来困扰人类的宇宙奥秘。