<译>加入暗物质搜索行列的超级计算机
December 9th, 2007根据位于Boulder的Colorado大学一个天文学家小组利用最新的超级计算机的研究结果，宇宙中的绝大多数气体都是被束缚在由延伸上亿光年的宇宙细丝(Cosmic filaments)构成的复杂网状结构中的。
Colorado大学天体物理和行星科学系的教授，Jack Burns介绍说，研究指出，有相当量的气体存在于连接着星系团的细丝状结构中，这些结构在一般的观测中是无法看到的，传统的观测只能观测到星系际空间中的被称为温-热星系际介质(Warm-Hot Intergalactic Medium 或WHIM)的巨大气体云团。这个小组刚刚用最新的超级计算机进行了一次相当大规模的书籍模拟，模拟的区域横跨超过15亿光年，总体积范围相当于可见宇宙的2.5%。
这组研究的第一篇文章将发表在12月10日的ApJ上，除了Burns之外，论文的合作者中还包括了来自APS的Eric Hallman，Los Alamos国家实验室的Brian O’Shea，加州大学的Michael Norman和Rick Wagner，以及San Diego超级计算中心的Robert Harkness。
为了设计这次模拟的超级复杂的计算机代码，研究工作者们花了将近10年的时间，其中涉及了几乎可以上溯至大爆炸时的各种关于宇宙的已知物理条件。Burns介绍说，模拟中使用了非常高级的数值技术来详细的研究宇宙中有意思的各种结构，模拟物质在引力作用下坍缩并逐渐变得足够致密，可以形成宇宙纤维以及星系结构过程中的运动。
”我们认为这是一次技术上和科学上的重大突破“，Burns说：”我们相信我们的努力可以让我们离了解宇宙基本构成的目标更近一步。“
根据标准的宇宙学模型，科学家们认为现在的宇宙由25%的暗物质和将近70%的暗能量，以及只占约5%的普通物质组成，Burns介绍说。普通物质基本由重子物质-像氢原子，氦原子和更重的元素组成–而现在的观测显示有大约40%的重子物质还没有找到很好的解释，不过很多天文学家们相信这些失踪的物质是WHIM。
”在接下来的几年里，我相信利用最新的望远镜技术我们有希望在WHIM中探测到这种纤维状结构的存在。“，Burns说，”我们认为随着我们对这些结构的观测增多，理解也会加深，我们离解决宇宙中丢失重子问题的那天也就越近了。“
来自CU-Boulder的天文学家Jack O.Burns
在这些被天文学家给予厚望的望远镜中，用于探测WHIM的相当关键的两架是南极点10米望远镜和25米口径的Cornell-Caltech Atacama(CCAT)望远镜，这架望远镜将被建造在智利的Atacama沙漠中，而来自CU-Boulder的天文学家们也会成为观测团队中的一员。
CCAT望远镜将收集来自亚毫米波波段的辐射，这个波段长于红外而短于射电。它将赋予天文学家回溯观测到星系第一次形成时期(大爆炸后10亿年左右)的能力，让他们探测到这些天体的婴儿时期和其形成的过程。
而南极点望远镜工作在毫米波，亚毫米波和微波波段，可以用来研究宇宙大爆炸后逐渐冷却的残留辐射–宇宙微波背景辐射。研究者们希望使用这架望远镜来估计当微波背景辐射穿过WHIM时受到的加热效应，并通过这种辐射的温度改变来指示细丝状结构中物质的质量。
由CU-Boulder领导的小组使用的计算机代码在两个大型的超级计算机中心–San Diego超级计算机中西合位于Urbana的Illinois大学国家超级计算机应用中心–总共使用了将近500,000个小时的时间。小组的工作在计算当中总共生成了大约60TB的数据，这个数据量相当于美国国会图书馆全部数据信息的3到4倍。
Burns说用于宇宙结构模拟的复杂代码其实和气象科学家用来模拟地球大气和气候变化的复杂代码很类似，因为二者都以流体力学为主要的关注对象。
参考资料：
- http://www.universetoday.com/2007/12/06/supercomputers-pitch-in-to-search-for-missing-matter/
- http://www.colorado.edu/news/releases/2007/478.html
The Astrophysical Journal study was funded by NASA, the National Science Foundation and the U.S. Department of Energy through the Los Alamos National Laboratory.
Contact: Jack Burns, (303) 735-0963
Jack.Burns@cu.edu
Jim Scott, (303) 492-3114
