科學家們已經製作了迄今為止最大和最精確的宇宙虛擬圖。一個由赫爾辛基大學領導的國際研究小組（包括來自英國達勒姆大學的成員），使用超級計算機模擬重現了整個宇宙的演變，從大爆炸到現在。這些發現發表在《皇家天文學會月報》上。

該模擬被命名為SIBELIUS-DARK，是“本地宇宙之外的模擬”（SIBELIUS）項目的一部分，是迄今為止最大和最全面的“受限實現”模擬。研究小組將虛擬宇宙與一系列的觀測調查進行了細緻的比較，為熟悉的結構的虛擬類似物找到了正確的位置和屬性。

研究發現，我們當地的宇宙碎片可能有些不尋常，因為模擬預測，由於當地大規模的物質“密度不足”，星系的數量平均較少。雖然這種密度不足的程度不被認為是對宇宙學標準模型的挑戰，但它可能對我們如何解釋觀測到的星系調查信息產生影響。

該模擬涵蓋了距離地球6億光年的體積，由超過1300億個模擬“粒子”表示，需要成千上萬的計算機在幾個星期內協同工作，並產生大量的數據。該模擬是在達勒姆大學計算宇宙學研究所運作的DiRAC COSmology MAchine（COSMA）上進行的。

該團隊開發的這些“宇宙學模擬”使用了相關的物理學方程來描述暗物質和宇宙氣體在整個宇宙壽命中是如何演變的。暗物質是一種假設的物質形式，被認為佔了宇宙中所有物質的很大一部分。

首先，暗物質凝聚成小團塊，稱為光環，周圍的氣體被引力吸引到這些團塊上，最終破碎成恆星，形成星系。隨著時間的推移，光環逐漸變大，足以容納像銀河系這樣的星系。

在過去的20年裡，宇宙學家們開發了一個宇宙學的“標準模型”–“冷暗物質”模型–它可以解釋大量的觀察到的天文數據，從大爆炸留下的熱量的特性，到我們今天觀察到的周圍星系的數量和空間分佈。

在模擬一個虛擬的冷暗物質宇宙時，大多數宇宙學家都遵循一個“典型”，或隨機的斑塊，一個與我們自己觀察到的宇宙相似的斑塊，然而只是在統計意義上。

本研究中進行的模擬是不同的。通過使用先進的生成算法（為了對信號進行分類，數據是如何生成的模型），模擬的條件是重現我們特定的宇宙斑塊，從而包含天文學家幾十年來觀察到的我們自己星系附近的當今結構。

這意味著我們本地宇宙中熟悉的結構，如室女座、後發座和英仙座星系團、”長城”和“Local Void”–我們的宇宙棲息地–都在模擬中再現。在模擬的中心也許是最重要的結構，一對星系，我們自己的銀河系和我們附近的巨大鄰居仙女座星系的虛擬對應物。

達勒姆大學計算宇宙學研究所的奧格登基礎物理學教授Carlos Frenk說：“看到我們所知道的存在於我們周圍的熟悉結構從計算機計算中出現，這令人無比興奮。”

“模擬結果簡單地揭示了在我們宇宙存在的137億年中，物理定律作用於暗物質和宇宙氣體的後果。”

“我們能夠重現這些熟悉的結構，為標準的冷暗物質模型提供了令人印象深刻的支持，並告訴我們，我們在理解整個宇宙演變的正確軌道上。”

萊頓大學的Matthieu Schaller博士補充說：“這個項目確實是突破性的。這些模擬表明，標準的冷暗物質模型可以產生我們在附近看到的所有星系。這是對該模型通過的一個非常重要的測試。”

赫爾辛基大學博士後研究員、前杜倫大學博士生Stuart McAlpine博士說：“通過模擬我們所看到的宇宙，我們離了解我們宇宙的本質又近了一步。這個項目在幾十年的理論和天文觀測之間提供了一座重要的橋樑。”

國際研究小組將進一步分析所創建的模擬，希望為宇宙學的標準模型提供進一步嚴格的測試。