借助星系形成半解析模型，“千衍”模擬還可生成星系星族、光度、顏色、光譜能量分布以及虛擬觀測圖像等信息。通過將高精度虛擬宇宙與實際觀測進行比較，將為研究暗物質、暗能量等基礎宇宙學問題提供重要支撐，深化對星系演化規律的認知。同時，模擬數據也將為中國空間站巡天望遠鏡、歐洲空間局歐幾里得空間望遠鏡等大型巡天項目提供重要的科學支撐。

　　首批數據計劃后續向全球發布

　　宇宙學數值模擬是國際超級計算機平臺上的核心科學應用之一，這類模擬往往需要長期占用大規模超算資源，其超大規模、超長運行時間所帶來的技術挑戰也是宇宙學與高性能計算交叉領域的重要研究方向。

　　“千衍”模擬使用了由中國科學院國家天文臺團隊自主開發的軟件PhotoNs，該軟件面向國產自主超算平臺進行了深度優化。經過數年攻關，項目團隊成功實現在上萬張加速卡上進行長時間高效穩定計算的能力，這也表明中國在宇宙學與高性能計算交叉融合方面取得重要突破。

　　宇宙模擬項目命名“千衍”，體現出東西方文化的融合，“千”取自該項目英文名中的“Millennium”(西方的“千禧年”之意)，“衍”源自中國古典《易經》中“推衍、衍生、變化”的東方智慧。“千衍”模擬依托中國科學院計算機網絡信息中心“東方”超級計算機完成，首批數據計劃后續通過國家天文科學數據中心向全球發布。

　　檢驗研究極端稀有天體的能力

　　“千衍”模擬項目首篇學術論文近日已在國際學術期刊《皇家天文學會月刊》正式發表。論文以著名大質量并合星系團阿貝爾2744為研究對象，檢驗了“千衍”模擬研究極端稀有天體的能力。

　　論文共同第一作者和共同通訊作者、中國科學院國家天文臺王喬研究員介紹說，距離地球約40億光年的阿貝爾2744由多個星系團碰撞并合而成，結構極端復雜，是檢驗宇宙學模型的重要樣本。研究團隊從模擬中篩選出與阿貝爾2744相似的類比體，并生成類詹姆斯·韋伯望遠鏡(JWST)觀測圖像和引力透鏡質量分布圖。

　　基于像素統計的比較顯示，在考慮觀測選區偏差后，模擬類比體與JWST觀測結果在星系數密度、光度密度和投影質量密度分布上高度一致。結果表明，即便在高度非線性、結構極端復雜的星系團環境中，標準宇宙學模型仍能給出與觀測相符的描述。

　　重新定義當今數值宇宙學水平

　　對于中國“千衍”發布的宇宙模擬成果，國際天文同行給予高度評價。

　　美國得克薩斯大學奧斯汀分校邁克爾·博伊蘭-科爾欽(Mike Boylan-Kolchin)教授表示，“千衍”模擬是一項計算奇跡，將幫助天文學家從宇宙觀測中揭示基礎物理規律。它在模擬體積和質量分辨率的覆蓋范圍上前所未有，使天文學家能夠詳細預測大量相對常見星系在宇宙網中的分布方式，也能研究那些本身罕見且富有研究價值、但在較小體積模擬中難以觸及的天體的性質。未來多年里，“千衍”模擬都將成為星系形成和宇宙學研究領域的重要標志性成果。

　　在德國馬普天體物理研究所所長沃爾克·斯普林格爾(Volker Springel)教授看來，“千衍”模擬重新定義了當今數值宇宙學所能達到的水平。該團隊成功實現這一超大規模、高精度的模擬，其強大的統計效能，使天文學界能夠對宇宙學模型開展新的高精度檢驗，這對宇宙學研究而言非常重要。(完)