Millennium RunหรือMillennium Simulation (หมายถึงขนาดของมัน^{[ 1 ] [ 2 ]} ) เป็นการจำลอง N-body ด้วยคอมพิวเตอร์ ที่ใช้ในการตรวจสอบว่าการกระจายตัวของสสารในจักรวาล มีการเปลี่ยนแปลงอย่างไรเมื่อเวลาผ่านไป โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การก่อตัวของประชากรกาแล็กซีที่สังเกตได้นั้นเกิดขึ้นได้อย่างไร นักวิทยาศาสตร์ที่ทำงานด้านจักรวาลวิทยาเชิงฟิสิกส์ใช้การจำลองนี้เพื่อเปรียบเทียบการสังเกตกับการคาดการณ์ทางทฤษฎี

วิธีการทางวิทยาศาสตร์พื้นฐานสำหรับการทดสอบทฤษฎีในจักรวาลวิทยาคือการประเมินผลกระทบของทฤษฎีเหล่านั้นต่อส่วนต่างๆ ของจักรวาลที่สามารถ สังเกตได้ หลักฐานจากการสังเกตอย่างหนึ่งคือการกระจายตัวของสสาร รวมถึง กาแล็กซีและก๊าซระหว่างกาแล็กซี ซึ่งสามารถสังเกตได้ในปัจจุบันแสงที่ปล่อยออกมาจากสสารที่อยู่ไกลออกไปต้องเดินทางไกลกว่าจะมาถึงโลกนั่นหมายความว่าการมองไปยังวัตถุที่อยู่ไกลออกไปก็เหมือนกับการมองย้อนกลับไปในอดีตซึ่งหมายความว่าวิวัฒนาการของการกระจายตัวของสสารในจักรวาลเมื่อเวลาผ่านไปก็สามารถสังเกตได้โดยตรงเช่นกัน

การจำลองสหัสวรรษ ( Millennium Simulation) ดำเนินการในปี 2005 โดยกลุ่มVirgo Consortiumซึ่งเป็นกลุ่มนักฟิสิกส์ดาราศาสตร์ นานาชาติ จากเยอรมนีสหราชอาณาจักรแคนาดาญี่ปุ่นและสหรัฐอเมริกาการจำลองเริ่มต้นที่ยุคที่รังสีพื้นหลังของจักรวาลถูกปล่อยออกมา ประมาณ 379,000 ปีหลังจากที่จักรวาลเริ่มต้นขึ้น รังสีพื้นหลังของจักรวาลได้รับการศึกษาโดยการทดลองจากดาวเทียมและความไม่สม่ำเสมอที่สังเกตได้ในรังสีพื้นหลังของจักรวาลทำหน้าที่เป็นจุดเริ่มต้นสำหรับการติดตามวิวัฒนาการของการกระจายตัวของสสารที่สอดคล้องกัน โดยใช้กฎทางฟิสิกส์ที่คาดว่าจะใช้ได้ในจักรวาลวิทยาที่รู้จักในปัจจุบันและการแสดงภาพอย่างง่ายของกระบวนการทางฟิสิกส์ดาราศาสตร์ที่สังเกตได้ว่าส่งผลกระทบต่อกาแล็กซีจริง การกระจายตัวเริ่มต้นของสสารจะถูกปล่อยให้วิวัฒนาการ และการคาดการณ์ของการจำลองเกี่ยวกับการก่อตัวของกาแล็กซีและหลุมดำจะถูกบันทึกไว้

นับตั้งแต่การจำลอง Millennium Run เสร็จสมบูรณ์ในปี 2548 ได้มีการสร้างการจำลองการก่อตัวของประชากรกาแล็กซีที่มีความซับซ้อนและมีความแม่นยำสูงขึ้นเรื่อยๆ ภายในผลลัพธ์ที่จัดเก็บไว้ และได้เผยแพร่สู่สาธารณะทางอินเทอร์เน็ต นอกจากจะปรับปรุงการจัดการด้านฟิสิกส์ดาราศาสตร์ของการก่อตัวของกาแล็กซีแล้ว เวอร์ชันล่าสุดยังได้ปรับพารามิเตอร์ของแบบจำลองจักรวาลวิทยาพื้นฐานเพื่อสะท้อนแนวคิดที่เปลี่ยนแปลงไปเกี่ยวกับค่าที่แม่นยำของพารามิเตอร์เหล่านั้น จนถึงปัจจุบัน (กลางปี ​​2561) มีเอกสารตีพิมพ์มากกว่า 950 ฉบับที่ใช้ข้อมูลจาก Millennium Run ทำให้การจำลองนี้เป็นการจำลองทางฟิสิกส์ดาราศาสตร์ที่มีผลกระทบมากที่สุดตลอดกาล อย่างน้อยก็ในแง่นี้^{[ 3 ]}

สำหรับผลลัพธ์ทางวิทยาศาสตร์ครั้งแรกที่ตีพิมพ์เมื่อวันที่ 2 มิถุนายน พ.ศ. 2548 การจำลอง Millennium Simulation ติดตาม "อนุภาค" จำนวน 2,160 ³หรือมากกว่า 10 พันล้านอนุภาคเล็กน้อย อนุภาคเหล่านี้ไม่ใช่อนุภาคในความหมายของฟิสิกส์อนุภาค – แต่ละ "อนุภาค" แทนมวลของดวงอาทิตย์ ประมาณหนึ่งพันล้านเท่า ของ ส สารมืด^{[ 1 ]}บริเวณอวกาศที่จำลองเป็นลูกบาศก์ที่มีความยาวประมาณ 2 พันล้านปีแสง^{[ 1 ]}ปริมาตรนี้มี "กาแล็กซี" ประมาณ 20 ล้านแห่งซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่ตั้งอยู่ในเมืองการ์ชิงประเทศเยอรมนี ดำเนินการจำลองโดยใช้ รหัส GADGET เวอร์ชันหนึ่ง เป็นเวลานานกว่าหนึ่งเดือน ผลลัพธ์ของการจำลองต้องการพื้นที่จัดเก็บ ประมาณ 25 เทราไบต์^{[ 4 ]}

โครงการสำรวจท้องฟ้าดิจิทัลสโลน (Sloan Digital Sky Survey)ได้ท้าทายความเข้าใจในปัจจุบันเกี่ยวกับจักรวาลวิทยา โดยการค้นพบควาซาร์ ที่สว่างมาก ในระยะทางไกล ซึ่งหมายความว่ามันเกิดขึ้นมานานแล้ว คำอธิบายที่ว่าสิ่งเหล่านี้แท้จริงแล้วคือหลุมดำ จำเป็นต้องให้พวกมันถูกสร้างขึ้นเร็วกว่าที่คาดไว้มาก การที่โครงการจำลองสหัสวรรษ (Millennium Simulation) สามารถสร้างควาซาร์ได้ในยุคแรกเริ่ม แสดงให้เห็นว่าวัตถุเหล่านี้ไม่ได้ขัดแย้งกับแบบจำลองวิวัฒนาการของจักรวาลของเรา

ในปี 2009 กลุ่มวิจัยเดียวกันนี้ได้ทำการจำลอง "มิลเลนเนียม 2" (MS-II) บนลูกบาศก์ขนาดเล็กกว่า (ประมาณ 400 ล้านปีแสงต่อด้าน) โดยใช้จำนวนอนุภาคเท่าเดิม แต่ละอนุภาคแทนมวลของดวงอาทิตย์ 6.9 ล้านเท่า การจำลองนี้เป็นงานคำนวณที่ยากกว่ามาก เนื่องจาก1การแบ่งโดเมนการคำนวณระหว่างโปรเซสเซอร์ทำได้ยากขึ้นเมื่อมีกลุ่มสสารหนาแน่นอยู่ การจำลอง MS-II ใช้เวลาประมวลผล 1.4 ล้านชั่วโมงบนซีพียู 2048 คอร์ (หรือประมาณหนึ่งเดือน) บนคอมพิวเตอร์ Power-6 ที่เมืองการ์ชิง นอกจากนี้ยังมีการจำลองอีกครั้งโดยใช้เงื่อนไขเริ่มต้นเดียวกันและจำนวนอนุภาคน้อยลง เพื่อตรวจสอบว่าลักษณะต่างๆ ในการจำลองที่มีความละเอียดสูงนั้นปรากฏให้เห็นในการจำลองที่มีความละเอียดต่ำกว่าด้วย

ในปี 2010 การจำลอง 'Millennium XXL' (MXXL) ได้ถูกดำเนินการ โดยครั้งนี้ใช้ลูกบาศก์ขนาดใหญ่กว่ามาก (ด้านละกว่า 13 พันล้านปีแสง) และอนุภาค 6720 ^{อนุภาค}ซึ่งแต่ละอนุภาคแทนมวลของดวงอาทิตย์ถึง 7 พันล้านเท่า MXXL ครอบคลุมปริมาตรจักรวาลวิทยาที่ใหญ่กว่ากล่องจำลอง Millennium และ MS-II ถึง 216 และ 27,000 เท่า ตามลำดับ การจำลองนี้ดำเนินการบนJUROPAซึ่งเป็นหนึ่งในซูเปอร์คอมพิวเตอร์ 15 อันดับแรกของโลกในปี 2010 โดยใช้คอร์มากกว่า 12,000 คอร์ เทียบเท่ากับเวลา CPU 300 ปี หน่วยความจำ RAM 30 เทราไบต์ และสร้างข้อมูลมากกว่า 100 เทราไบต์^{[ 5 ]}นักจักรวาลวิทยาใช้การจำลอง MXXL เพื่อศึกษาการกระจายตัวของกาแล็กซีและฮาโลสสารมืดในระดับขนาดใหญ่มาก และโครงสร้างที่หายากและมีมวลมากที่สุดในจักรวาลเกิดขึ้นได้อย่างไร

ในปี 2012 โครงการหอดูดาวจำลองมิลเลนเนียม (MRObs) ได้ถูกเปิดตัว MRObs เป็นหอดูดาวเสมือนจริงเชิงทฤษฎีที่บูรณาการการคาดการณ์โดยละเอียดเกี่ยวกับสสารมืด (จากการจำลองมิลเลนเนียม) และเกี่ยวกับกาแล็กซี (จากแบบจำลองกึ่งวิเคราะห์) เข้ากับกล้องโทรทรรศน์เสมือนจริงเพื่อสังเคราะห์การสังเกตการณ์เทียม นักฟิสิกส์ดาราศาสตร์ใช้การสังเกตการณ์เสมือนจริงเหล่านี้เพื่อศึกษาว่าการคาดการณ์จากการจำลองมิลเลนเนียมเปรียบเทียบกับจักรวาลจริงอย่างไร เพื่อวางแผนการสำรวจการสังเกตการณ์ในอนาคต และเพื่อปรับเทียบเทคนิคที่นักดาราศาสตร์ใช้ในการวิเคราะห์การสังเกตการณ์จริง ชุดการสังเกตการณ์เสมือนจริงชุดแรกที่ผลิตโดย MRObs ได้ถูกเผยแพร่สู่ชุมชนดาราศาสตร์เพื่อการวิเคราะห์ผ่านทางพอร์ทัลเว็บ MRObs จักรวาลเสมือนจริงยังสามารถเข้าถึงได้ผ่านเครื่องมือออนไลน์ใหม่ คือ เบราว์เซอร์ MRObs ซึ่งช่วยให้ผู้ใช้สามารถโต้ตอบกับฐานข้อมูลเชิงสัมพันธ์ของมิลเลนเนียมรัน ซึ่งจัดเก็บคุณสมบัติของฮาโลสสารมืดและกาแล็กซีหลายล้านแห่งจากโครงการมิลเลนเนียม ขณะนี้กำลังวางแผนปรับปรุงเฟรมเวิร์ก MRObs และขยายการใช้งานไปยังการจำลองประเภทอื่นๆ

• อิลลัสทริส
• อีริส (การจำลอง)
• การจำลองจักรวาลวิทยาของบอลโชย

• Springel, Volker และคณะ (2005). "การจำลองการก่อตัว วิวัฒนาการ และการรวมกลุ่มของกาแล็กซีและควาซาร์" ( PDF) Nature 435 ( 7042): 629– 636. arXiv : astro-ph/0504097 . Bibcode : 2005Natur.435..629S . doi : 10.1038/nature03597 . hdl : 2027.42/62586 . PMID 15931216 . S2CID 4383030 .  
• Boylan-Kolchin, Michael และคณะ (2009). "การแก้ปัญหาการก่อตัวของโครงสร้างจักรวาลด้วยการจำลอง Millennium-II" . Monthly Notices of the Royal Astronomical Society . 398 (3): 1150–116?. arXiv : 0903.3041 . Bibcode : 2009MNRAS.398.1150B . doi : 10.1111/j.1365-2966.2009.15191.x . S2CID  9703617 .
• Angulo, Raul และคณะ (2012). "ความสัมพันธ์เชิงสเกลสำหรับกระจุกกาแล็กซีในการจำลอง Millennium-XXL" . Monthly Notices of the Royal Astronomical Society . 426 (3): 2046– 2062. arXiv : 1203.3216 . Bibcode : 2012MNRAS.426.2046A . doi : 10.1111/j.1365-2966.2012.21830.x . S2CID  53692799 .
• Overzier, Roderik และคณะ (2012). "หอดูดาว Millennium Run: แสงแรก" . ประกาศรายเดือนของราชสมาคมดาราศาสตร์ . 428 (1): 778– 803. arXiv : 1206.6923 . Bibcode : 2013MNRAS.428..778O . doi : 10.1093/mnras/sts076 . S2CID  119219960 .
• Lemson, Gerard; Virgo Consortium (2006). "ประวัติการก่อตัวของฮาโลและกาแล็กซีจากการจำลองสหัสวรรษ: การเผยแพร่ฐานข้อมูลที่เน้น VO และสามารถสืบค้นด้วย SQL สำหรับการศึกษาการวิวัฒนาการของกาแล็กซีในจักรวาลวิทยา LambdaCDM" arXiv : astro-ph/0608019 .

• หน้าข้อมูลการจำลองสหัสวรรษ
• ข่าวประชาสัมพันธ์ผลประกอบการวันที่ 2 มิถุนายน (MPG)
• หน้าหลักของ VIRGO
• การจำลองวิวัฒนาการร่วมกันของควาซาร์ กาแล็กซี และการกระจายตัวในระดับใหญ่ของพวกมัน
• หน้าเว็บหอดูดาว Millennium Run
• ฐานข้อมูลเชิงสัมพันธ์ Millennium Run