“千衍”发布 豫籍科学家领衔打造120亿光年“数字宇宙”

超大规模宇宙学模拟项目“千衍”发布首批成果，构建120亿光年高精度数字宇宙

4月23日，中国科学院国家天文台发布了一项重磅成果——超大规模宇宙学模拟项目“千衍”（HyperMillennium）的首批科学数据。这项由中国科学家领衔的国际研究，依托国产“东方”超级计算机，成功构建了一个尺度横跨120亿光年、使用了约4.2万亿个暗物质粒子的数字虚拟宇宙。这个高精度模型，完整再现了自宇宙大爆炸至今138亿年的结构形成与演化历程，堪称是人类探究暗物质与暗能量本质的一张前所未有的“数字导引图”。

那么，“千衍”模拟是如何做到的呢？其核心在于运用了N体数值模拟技术，精准计算了宇宙中暗物质粒子在引力作用下的漫长聚集过程，并完整输出了100个关键演化阶段的暗物质分布快照。更关键的一步在于，研究团队引入了星系形成的物理模型，从而生成了模拟星系的图像、光度、能谱等一系列观测属性。这使得整个“数字宇宙”不再是冰冷的粒子集合，而成为了真实宇宙的一面高保真镜像。

为了检验这面“镜子”的保真度，研究团队选取了一个极具挑战性的目标：距离地球约40亿光年的阿贝尔2744超星系团。这个星系团由多个星系剧烈碰撞并合而成，结构极端复杂，是检验模型精度的“试金石”。结果令人振奋：无论是成员星系的空间分布、数密度，还是光度与质量关系，“千衍”模拟的结果都与詹姆斯·韦伯空间望远镜（JWST）的实测数据达到了像素级的高精度吻合。这一结果强有力地证明，即便是面对如此高度非线性、极为复杂的极端天体环境，现有的标准宇宙学模型依然能够精准描述宇宙的物质分布与星系演化规律。

这项突破性成果的背后，离不开一支深耕多年的团队。项目的科学负责人与通讯作者是高亮教授。高亮教授长期致力于宇宙学大规模数值模拟研究，其发现并命名的“暗晕组装偏袒效应”已被天文学界列为重要概念。他率领团队历经十余年攻关，不仅自主研发了数值模拟软件PhotoNs，更针对国产超算平台进行了深度的并行算法优化，最终成功实现了上万张加速卡的长时间稳定高效运行。整个项目产出的科研数据总量高达13 PB，充分彰显了我国在宇宙学与高性能计算交叉融合领域的硬核创新能力。

“千衍”模拟的成果也获得了国际同行的高度评价。德国马普天体物理研究所所长Volker Springel教授指出，这项模拟“刷新了当前数值宇宙学的发展极限”，其强大的统计能力使得对标准宇宙学模型进行全新的高精度检验成为可能。美国得克萨斯大学奥斯汀分校的Mike Boylan-Kolchin教授则将其评价为一项“计算奇迹”，认为其前所未有的体积覆盖与质量分辨率，将有力推动人类从大规模宇宙巡天中破解基础物理的核心难题。

目前，相关研究成果已在国际权威天文期刊《皇家天文学会月刊》（MNRAS）正式发表。根据计划，项目首批数据后续将通过国家天文科学数据中心向全球科研界开放共享。这些宝贵的数据，将为中国空间站巡天望远镜（CSST）、欧洲空间局“欧几里得”（Euclid）望远镜等国际旗舰巡天项目提供关键的理论支撑，持续助力人类探索浩瀚宇宙的终极奥秘。

（信息来源：央视新闻、新华社、中国科学院国家天文台）