由中国科学家主导的国际科研团队近日宣布，其主导的超大规模宇宙学数值模拟项目“千衍”取得突破性进展。该项目通过构建包含数万亿暗物质粒子的虚拟宇宙模型，成功再现了自宇宙大爆炸以来百亿年尺度上的结构演化过程，为研究星系形成和宇宙学基本问题提供了全新视角。
项目负责人介绍，传统天文观测只能捕捉宇宙的静态切片，而“千衍”模拟首次在120亿光年的立方空间内，使用4.2万亿个暗物质粒子动态追踪宇宙演化。该模型生成了100个不同演化阶段的宇宙快照，相当于制作了一部高精度的宇宙成长纪录片。中国科学院国家天文台研究员高亮指出，这种动态模拟能够揭示星系团等超大尺度结构的形成机制，为理解宇宙物质分布提供了关键线索。
针对"为何需要模拟宇宙"的疑问，科研团队解释称，虚拟宇宙相当于理论物理的"试验场"。当观测到未知天体现象时，科学家可将已知物理规律输入计算机模型，通过比对模拟结果与真实观测数据来验证理论。若出现偏差，则可能暗示存在尚未发现的物理规律。这种"计算实验"方法显著提升了宇宙学研究的效率，美国德克萨斯大学教授Mike Boylan-Kolchin评价称，该技术将推动暗能量、宇宙暴胀等领域的研究进入新阶段。
在技术实现层面，“千衍”项目突破了多项计算难题。研究团队自主研发的PhotoNs软件针对国产超算平台优化，成功在上万张加速卡上实现持续稳定运算。这种技术突破使模拟能够同时覆盖超大空间尺度和精细结构分辨率，既能预测常见星系的分布模式，也能研究稀有天体的特殊性质。项目论文以著名星系团阿贝尔2744为案例，验证了模型在极端复杂环境中的可靠性，结果显示标准宇宙学模型与观测数据高度吻合。
该成果的应用价值已得到国际认可。模拟生成的星系光谱、颜色等数据，将为中国空间站巡天望远镜和欧几里得空间望远镜等国际项目提供重要参考。通过对比虚拟宇宙与实际观测，科学家有望深化对暗物质、暗能量等宇宙基本成分的认知，破解星系演化的关键谜题。国际学术期刊《皇家天文学会月刊》已正式发表该项目首篇研究成果，标志着中国在宇宙学数值模拟领域达到世界领先水平。
