中国科学院国家天文台近日宣布完成一项里程碑式的宇宙学模拟项目——“千衍”。该项目通过超级计算机构建了一个覆盖120亿光年空间的数字化宇宙模型，利用4.2万亿个暗物质粒子精确模拟了宇宙从诞生到当前的演化过程。这一成果为验证宇宙学理论提供了全新工具，标志着我国在数值宇宙模拟领域达到国际领先水平。
项目负责人介绍，传统天文观测受限于技术手段，难以直接捕捉宇宙早期演化痕迹。而“千衍”项目通过数学建模与超级计算技术，在虚拟空间中重现了宇宙大爆炸后138亿年的动态演变。研究团队特别关注暗物质分布规律，其形成的宇宙网状结构成为星系诞生的“骨架”。模拟数据显示，暗物质在引力作用下逐渐聚集，最终形成今天所见的星系团与超星系团结构。
该模拟的突破性在于实现了前所未有的时空分辨率。研究团队将整个模拟过程分解为100个关键阶段，完整记录了宇宙从均匀气体云到复杂星系结构的转变。在验证环节，科学家选取了距地球40亿光年的阿贝尔2744星系团作为测试对象。这个由多个星系团碰撞形成的庞然大物，其模拟数据与詹姆斯·韦伯空间望远镜的观测结果误差控制在3%以内，充分证明了模型的可靠性。
支撑这项壮举的是我国自主研发的超级计算技术。研究团队针对国产“东方”超算平台进行深度优化，开发出专用模拟软件。在4096个计算节点与1.6万张加速卡的协同工作下，系统持续运行18天完成全部计算。这种软硬件协同创新模式，解决了超大规模模拟中常见的数值不稳定问题，为后续研究奠定了技术基础。
项目成果已产生多重科学价值。通过分析模拟数据，科学家首次获得了常见星系在宇宙网中的分布预测图谱，这对理解星系形成机制具有重要意义。更引人注目的是，模拟成功再现了类星体、活动星系核等极端天体的演化环境，为研究这些稀有天体提供了理论实验室。北京师范大学团队指出，该模型覆盖的体积与质量分辨率范围远超国际同类项目，能够捕捉到传统模拟中难以发现的宇宙细节。
目前，研究团队正将模拟数据与多国巡天项目进行交叉验证。中国空间站巡天望远镜与欧几里得空间望远镜的观测数据，将成为检验“千衍”模型的重要基准。这种虚实结合的研究范式，有望突破现有宇宙学理论的局限，特别是在暗能量性质、宇宙膨胀速率等前沿问题上取得新突破。随着模拟精度持续提升，科学家期待揭开更多关于宇宙起源与演化的终极谜题。
