像天上的灯塔一样，遥远的类星体发出宇宙中最亮的光。它们发出的光比整个银河系还要多。这种光来自于被超大质量黑洞吞噬的物质。宇宙学参数是天文学家用来追踪宇宙大爆炸后几十亿年整个宇宙演化的重要数值约束。
类星体的光通过大爆炸后不久形成的巨大的中性氢气云，在2000万光年或更大的尺度上发光，揭示了宇宙大尺度结构的线索。
利用类星体光数据，德克萨斯高级计算中心(TACC)的Frontera超级计算机帮助天文学家开发了PRIYA，这是迄今为止用于模拟宇宙中大规模结构的最大的流体动力学模拟套件。
“我们已经创建了一个新的模拟模型来比较真实宇宙中存在的数据，”加州大学河滨分校的天文学助理教授西蒙·伯德说。
Bird和他的同事开发了PRIYA，它从斯隆数字巡天(SDSS)的扩展重子振荡光谱巡天(eBOSS)中获取光学数据。他和同事们在《宇宙学和天体粒子物理学杂志》(JCAP)上发表了他们的工作，宣布PRIYA将于2023年10月启动。
伯德解释说:“我们将eBOSS数据与各种模拟模型进行比较，这些模型具有不同的宇宙学参数和不同的宇宙初始条件，例如不同的物质密度。”“你要找到一个最有效的方法，在不破坏数据和模拟之间的合理一致的情况下，你可以离那个方法有多远。这些知识告诉我们宇宙中有多少物质，或者宇宙中有多少结构。”
PRIYA模拟套件与大型宇宙学模拟相连接，该模拟也与Bird共同开发，称为ASTRID，用于研究星系形成，超大质量黑洞的合并以及宇宙历史早期的再电离时期。普丽娅更进一步。它利用ASTRID中发现的星系信息和黑洞形成规律，改变初始条件。
“有了这些规则，我们可以采用我们开发的匹配星系和黑洞的模型，然后我们改变初始条件并将其与莱曼-????进行比较来自eBOSS的中性氢气的森林数据，”伯德说。
“莱曼- ? ?“森林”来自类星体光谱图上紧密堆积的吸收线的“森林”，这是由中性氢原子在能级之间的电子跃迁造成的。“森林”表示巨大的星系间中性氢云的分布、密度和温度。更重要的是，气体的块状表明暗物质的存在，暗物质是一种假设的物质，虽然看不见，但它对星系的引力却很明显。
2023年9月，Simeon Bird和他在加州大学河滨分校的同事M.A. Fernandez和Ming-Feng Ho撰写了一份提交给JCAP的工作，利用PRIYA模拟来改进宇宙学参数。
先前对中微子质量参数的分析与宇宙微波背景辐射(CMB)的数据不一致，CMB被描述为大爆炸的余辉。天文学家使用来自普朗克空间天文台的CMB数据来严格限制中微子的质量。
中微子是宇宙中最丰富的粒子，因此确定它们的质量值对于宇宙大尺度结构的宇宙学模型非常重要。
“我们用比以前更大、设计更好的模拟进行了新的分析。早期与普朗克CMB数据的差异消失了，取而代之的是另一种张力，类似于在其他低红移大规模结构测量中所看到的，”伯德说。“这项研究的主要结果是证实了宇宙微波背景测量和弱透镜之间的σ8张力存在于100亿年前的红移。”
“PRIYA研究的一个很好的约束参数是σ8，这是800万秒差距(260万光年)尺度上的中性氢气结构的数量。这表明了漂浮在那里的暗物质团块的数量，”伯德说。
另一个受约束的参数是ns，标量谱指数。它与暗物质的笨拙性如何随所分析区域的大小而变化有关。它显示了宇宙大爆炸后瞬间宇宙膨胀的速度。
“标量光谱指数确定了宇宙在开始时的行为。PRIYA的整个想法是计算出宇宙的初始条件以及宇宙的高能物理行为，”伯德说。
伯德解释说，PRIYA模拟需要超级计算机，因为它们太大了。
伯德说:“PRIYA模拟对内存的要求非常大，你只能把它们放在超级计算机上。”
在Frontera上进行的PRIYA模拟是迄今为止最大的宇宙学模拟之一，需要超过10万个核心小时来模拟一个由30723个(约290亿个)粒子组成的系统，这个系统位于一个120兆秒差距(约391万光年)的边缘“盒子”中。PRIYA模拟在Frontera上消耗了超过60万个节点小时。
“Frontera对这项研究非常重要，因为超级计算机需要足够大，我们才能相当容易地运行这些模拟，我们需要运行很多模拟。如果没有像弗朗特拉这样的东西，我们就无法解决这些问题。这并不是说这需要很长时间，他们只是他们根本无法跑步，”伯德说。
此外，TACC的Ranch系统为PRIYA模拟数据提供了长期存储。
“Ranch很重要，因为现在我们可以将PRIYA重新用于其他项目。这可能会使我们的科学影响增加一倍或三倍，”伯德说。
“我们对更多计算能力的需求是无止境的，”伯德总结道。“我们坐在这个小小的星球上观察宇宙的大部分，这太疯狂了。”
