超级计算黑洞的形成

基于使用NCSA的Blue Waters超级计算机进行模拟的新研究表明，当星系极快地 - 有时是猛烈地 - 聚集时，会导致形成非常大的黑洞。在这些罕见的星系中，正常的恒星形成被破坏，黑洞形成接管。
我们Blue Waters项目对这一成就感到非常兴奋，并非常高兴Blue Waters凭借其独特的能力，再次启用了在任何其他系统上都不可行的科学。”Blue Waters首席研究员兼总监Bill Kramer说道，“我们期待着继续这些伟大的研究工作。”

这项新研究发表在“自然”杂志上，得到了美国国家科学基金会，欧盟和美国国家航空航天局的资助，由佐治亚理工学院，都柏林城市大学，密歇根州立大学，加州大学圣地亚哥分校的研究人员领导。圣地亚哥超级计算机中心和IBM。他们的研究发现，在密集的无星区域中形成了大量的黑洞，这些区域正在快速增长，这使人们普遍认为大规模的黑洞形成仅限于被附近星系的强大辐射轰击的区域。该研究的结论还发现，大量的黑洞在宇宙中比以前认为的更为常见。
该研究基于Renaissance Simulation套件，该套件是在Blue Waters超级计算机上创建的70TB数据集，并且在2011年至2014年期间由NCSA的高级可视化实验室可视化用于纪录片和万维网，以帮助科学家了解宇宙如何在进化过程中进化它的早年。
“大质量黑洞的形成在宇宙中是罕见的，需要模拟大的宇宙学体积，同时解决黑洞周围的最小尺度。”乔治亚理工学院相对论天体物理中心副教授约翰怀斯说，“Blue Waters的巨大能力使我们能够在探测数千个星系时运行具有大动态范围的模拟。没有蓝水，我们的发现是不可能的。”
为了更多地了解可能发生大质量黑洞的特定区域，研究人员检查了模拟数据，发现十个特定的暗物质晕，它们应该形成恒星，但是它们的质量仅包含一个密集的气体云。
Blue Waters对该项目的成功至关重要。在我们进行模拟时，Blue Waters是美国唯一一家能够执行这些计算的全开放式研究超级计算机 - 它具有大容量内存和快速互连，以及极快的文件系统。所有这些对于像文艺复兴模拟这样的大型多物理场模拟至关重要，并且在执行模拟以及我们对大量数据的分析中非常重要，“密歇根大学教授Brian O’Shea说。州立大学和蓝水分配的首席研究员用于计算这项工作。

为了更多地了解可能发生大质量黑洞的特定区域，研究人员检查了模拟数据，发现十个特定的暗物质晕，它们应该形成恒星，但是它们的质量仅包含一个密集的气体云。
文艺复兴时期模拟是由氢和氦组成的原始气体的引力组装的最早阶段的最全面模拟，以及导致第一颗恒星和星系形成的冷暗物质。他们使用一种称为自适应网格细化的技术来放大形成恒星或黑洞的致密气团。此外，它们覆盖了早期宇宙中足够大的区域，形成了数千个物体 - 如果人们对稀有物体感兴趣，就像这里的情况一样。
为了更多地了解可能发生大质量黑洞的特定区域，研究人员检查了模拟数据，发现十个特定的暗物质晕，它们应该形成恒星，但是它们的质量仅包含一个密集的气体云。
“这项工作的一个令人兴奋的部分是发现这些类型的光晕虽然很少见，但可能很常见。”O’Shea说，“我们预测这种情况会发生在足以成为最大质量黑洞的起源上。观察到，无论是宇宙早期还是现今的星系。”
这些模拟的未来工作将关注这些大质量黑洞形成星系的生命周期，研究第一个大质量黑洞的形成，生长和演化。