2.5PB數據，相當于50萬部高清電影！科學家用超級模擬重現宇宙138億年演化

最近，天文學界又有大動作，由荷蘭萊頓大學等團隊主導的FLAMINGO項目，發布了迄今為止規模最龐大的宇宙學模擬數據集之一！

這個“虛擬宇宙”能從大爆炸后不久開始，一路演化到今天，幫助科學家精準追溯星系、星團和宇宙大尺度結構的形成過程。

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什么是FLAMINGO？

FLAMINGO全稱是Full-hydro Large-scale structure simulations with All-sky Mapping（全流體力學大尺度結構全天映射模擬）。它不只是簡單模擬暗物質，而是同時考慮了普通物質（氣體、恒星）、暗物質和暗能量的復雜相互作用，在一個自洽的框架里運行。

FLAMINGO模擬的一個切片，來自一個數據量相當于 50 萬部高清電影的數據集，揭示了浩瀚的宇宙網，其中的星系團被高亮標出。

圖源：Schaye等人，2023 年

項目核心科學家、萊頓大學的Joop Schaye教授表示：“這些模擬讓我們能夠在廣闊的空間范圍內追蹤宇宙結構的生長，同時還能精細刻畫星系內部的復雜物理過程?！?/p>

以往的模擬往往只能側重某一方面，要么尺度太大無法細看星系內部，要么尺度太小看不到宇宙整體網絡。而FLAMINGO做到了大尺度 + 高精度物理的兼顧，這在目前是極為難得的。

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數據有多恐怖？

總數據量超過2.5PB（拍字節），約等于50萬部高清電影； 模擬范圍涵蓋數十億光年； 能同時呈現從星系內部湍流氣體成星，到數億光年尺度上星系團分布的全過程。

想象一下：你打開這個“虛擬宇宙”，可以像上帝視角一樣觀察物質如何從大爆炸后的微小漲落，逐漸匯聚成今天的宇宙網絡（cosmic web），那張由星系和星團組成的巨大蛛網結構。

圖中可見藍綠色條帶狀結構，以及一個寫著“100 Mpc”的白色方框。這是宇宙中一個厚度為20兆秒差距的切片內的冷暗物質面密度。1兆秒差距（Mpc）等于 100 萬秒差距，而 1 秒差距約等于 3 光年。

圖源：Schaye等人，2023 年

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為什么需要這么大的模擬？

現代天文望遠鏡（如詹姆斯·韋布、歐幾里德、LSST等）正在以前所未有的精度觀測宇宙。數據越來越精細，但如果沒有足夠強大的理論模型，我們就無法真正“讀懂”這些觀測。

FLAMINGO正是為了橋接觀測與理論而生。它可以：

測試不同暗物質、暗能量模型； 研究星系如何形成和演化； 捕捉稀有極端天體（如超大質量星系團、亮類星體），因為模擬體積夠大，這些“稀有事件”出現的概率更高； 為下一代巡天觀測提供理論對照模板。

另一位作者Matthieu Schaller說：“開放如此大規模的數據集，能極大加速科學進展。我們希望全球研究者都能用它來探索新想法?！?/p>

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數據已公開！歡迎全球科學家“玩”

FLAMINGO團隊非常慷慨，已將全部數據集公開開放。相關論文也已提交至《Astronomy & Computing》期刊，并可在arXiv預印本服務器上找到。

這代表著天文學研究范式的一次重要轉變：科學家不再只依賴真實觀測，還可以在高度逼真的“虛擬宇宙”里反復實驗、調整參數、驗證猜想，極大提升研究效率。

寫在最后，從哈勃到韋布，我們的眼睛看得越來越遠、越來越清楚；而FLAMINGO這樣的超級模擬，正讓我們的“大腦”跟得上眼睛的步伐。

宇宙138億年的故事，正在這些冰冷的代碼和海量數據里，一幀一幀地重演給我們看。未來，當更多前沿觀測數據涌來時，FLAMINGO以及它的繼任者們，將幫助我們解答那些最深奧的問題：宇宙如何誕生？星系如何演化？我們在其中的位置又是什么？

參考

[1]https://www.space.com/astronomy/scientists-created-one-of-the-largest-simulations-of-our-universe-ever-about-the-size-of-500-000-hd-movies

[2]https://arxiv.org/abs/2604.24324

[3]https://dataweb.cosma.dur.ac.uk:8443/flamingo/introduction.html