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일러스트리스 우주 시뮬레이션 (Illustris Simulation of the Universe)

APOD

2020년 2월 24일

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Video Credit: Illustris Collaboration, NASA, PRACE, XSEDE, MIT, Harvard CfA;
Music: The Poisoned Princess (Media Right Productions)

우리는 여기 어떻게 있는 것일까? 재생 버튼을 누르고, 자리에 앉아 확인해보자. 우주의 진화 컴퓨터 시뮬레이션을 보면 어떻게 은하가 진화했는지 우주 속 인류의 위치 관점에서 확인해볼 수 있다. 2천만 CPU 시간을 소화한 일러스트리스 프로젝트는 2014년 한 면이 3500만 광년 크기의 우주가 130억년 동안 진화되는 과정을 120억 요소의 해상도로 구현했다. 이 시뮬레이션은 아주 다양한 종류의 은하들이 형성되는 동안 물질의 흐름을 추적한다. 가상 우주가 진화하면서, 우주와 함께 일부 물질은 팽창하고 곧 중력 수축에 의해 필라멘트, 은하, 그리고 은하단을 만든다. 위 영상은 변화하는 우주 곁을 돌면서 바라본 모습으로, 우선 온도로 표현되어 있는 암흑 물질, 그리고 수소 가스의 진화를 (0:45), 그리고 헬륨과 탄소와 같은 무거운 원소 (1:30), 그리고 다시 암흑 물질(2:07)의 모습을 보여준다. 빅뱅 이후 흐른 시간은 왼쪽 아래 나타나있으며 오른쪽 아래에는 물질의 종류가 써져있다. 폭발은 (0:50) 은하 중심의 초거대질량 블랙홀이 뜨거운 가스를 분출하는 모습을 표현한다. 시뮬레이션이 나이가 많은 별을 더 많이 만드는 등의 일러스트리스와 실제 우주 사이의 흥미로운 차이가 연구되고 있다.

Explanation: How did we get here? Click play, sit back, and watch. A computer simulation of the evolution of the universe provides insight into how galaxies formed and perspectives into humanity’s place in the universe. The Illustris project exhausted 20 million CPU hours in 2014 following 12 billion resolution elements spanning a cube 35 million light years on a side as it evolved over 13 billion years. The simulation tracks matter into the formation of a wide variety of galaxy types. As the virtual universe evolves, some of the matter expanding with the universe soon gravitationally condenses to form filaments, galaxies, and clusters of galaxies. The featured video takes the perspective of a virtual camera circling part of this changing universe, first showing the evolution of dark matter, then hydrogen gas coded by temperature (0:45), then heavy elements such as helium and carbon (1:30), and then back to dark matter (2:07). On the lower left the time since the Big Bang is listed, while on the lower right the type of matter being shown is listed. Explosions (0:50) depict galaxy-center supermassive black holes expelling bubbles of hot gas. Interesting discrepancies between Illustris and the real universe have been studied, including why the simulation produced an overabundance of old stars.