數億年黑暗後的第一道光!天文學家模擬出早期宇宙模型,準備與韋伯太空望遠鏡對答案

目前為止,這個模擬與天文學家所持僅有的少數早期宇宙觀測資料都相符。而次世代的一批太空望遠鏡、包含韋伯太空望遠鏡都是為了觀測這個時期的宇宙而建造的, Thesan 可望在取得這類觀測資料後,拼貼進宇宙演化歷程的脈絡之中。
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Thesan 模擬出早期宇宙從氣體坍縮成星系、再電離的過程(MIT News Release)
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The bright sun was extinguish'd, and the stars

Did wander darkling in the eternal space,⋯⋯

⋯⋯Darkness had no need

Of aid from them—She was the Universe.“

—LORD BYRON〈Darkness〉

在這個新一代的太空競賽開跑、也是史上最多太空望遠鏡將投入服役的時期,天文學家也開發出迄今最大、最詳細的早期宇宙模型。這個以義大利古代城邦「伊特拉斯坎文明」中的曙光女神「 Thesan 」命名的模型,重現出早期宇宙到最初十億年的時期。

馬克斯·普朗克天體物理研究所( MPA,Max Planck Institute for Astrophysics )、哈佛-史密松天體物理中心( CfA ,Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics )、以及麻省理工學院( MIT,Massachusetts Institute of Technology )的科學家組成的團隊, 24 日發表了新聞稿。

宇宙再電離( cosmic reionization )

距今約 138 億年前,形成宇宙的大霹靂發生了。根據科學家的理論,在大霹靂後沒多久,新生宇宙就變得又冷又暗。再經過幾億年的時間,物質被重力聚集為最初的恆星與星系,宇宙甦醒過來了。這些星星發出的第一道光芒溫暖了周邊的氣體,將之轉化為高熱的、游離的電漿態。宛如宇宙黎明一般,這個關鍵的轉折將宇宙變為我們今天所建的複雜結構,被稱之為「宇宙再電離」( cosmic reionization )。

重建這個時期的宇宙模型具有極高的挑戰性,因為其涉及發生在重力、氣體、以及輻射之間的高度複雜、混沌紛亂的交互作用。

Thesan 的建立可以協助科學家們詳細了解宇宙再電離的可能過程。它的時序橫跨自大霹靂後約 40 萬年、直到最初的十億年。尺度則是一個涵蓋 3 億光年的立方體。

目前為止,這個模擬與天文學家所持僅有的少數早期宇宙觀測資料都相符。而次世代的一批太空望遠鏡、包含韋伯太空望遠鏡都是為了觀測這個時期的宇宙而建造的, Thesan 可望在取得這類觀測資料後,拼貼進宇宙演化歷程的脈絡之中。

「有點像製冰盒裡的水,當你將它放進冷凍庫,它會花點時間,但過了一陣子就會從邊緣開始結冰,接著慢慢的蔓延而顯現」。論文共同作者 Aaron Smith 說,他是參與 NASA 愛因斯坦研究員( Einstein Fellow )計畫、 MIT 科維理機構( MIT's Kavli Institute )的天文學者,「早期宇宙的情況和結冰是一樣的,它從一個中性的黑暗宇宙,藉著光開始從最初的星系亮起,轉而變為明亮、且游離化」。

模擬與下一步?

「大多數的天文學家沒有實驗場地。時間與空間的規模太大,因此我們只能用電腦運算實驗」。哈佛-史密松天體物理中心的天體物理學家、也是本系列論文的第一作者 Rahul Kannan 則說,「我們可以採取基本的物理公式、與主流理論模型來模擬早期宇宙發生了什麼事」。

研究團隊使用位在德國的、世界最大的超級電腦之一「 SuperMUC-NG 」、歷經超過 3,000 萬個 CPU-hours 進行模擬。據新聞稿說明,換算成一般電腦的效能,大約要花 3,500 年才能完成與 Thesan 相同的模擬。

「我們不只是為了自身理解早期宇宙才開發這個模擬,我們是為了整個學術界」,團隊之一的 MPA 科學家 Enrico Garaldi 強調,「因此,我們很快就會釋出模擬的數據,公開給所有人使用!這份模擬相當紮實且複雜,它將能讓我們研究非常非常多年」。

研究發表於《皇家天文學會月刊》( Monthly Notices of the Royal Astronomical Society )。

核稿編輯:趙正瑋

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電動車百家爭鳴,BMW如何以BMW i智慧電能生活圈突破重圍?

「電動車」毫無疑問的成為當前汽車市場最夯的話題與名詞,無論豪華抑或平價汽車品牌皆推出代表各自電動世代的最新電動車款。身為全球豪華汽車品牌領導者BMW,如何再次於此嶄新的電動世代再次領先?【BMW i 智慧電能生活圈】,是BMW端出的秘密武器。
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Photo Credit: TNL Brand Studio
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接軌嶄新的電動世代,BMW直接為用車者描繪最便利的生活願景,名為「BMW i智慧電能生活圈」,從用車者的使用情境思考,無論是家中、工作場域、外出旅途與目的地等,都是「BMW i智慧電能生活圈」中相當重要的電量補充站點,規劃的多種電量補充方式包含【BMW家用充電】、【BMW目的地充電】、【BMW i高速充電站】等,讓車主可以輕鬆擁抱BMW電動車所帶來的嶄新電動生活。

【BMW家用充電】

就像許多人使用手機的習慣,回到家開始充電,每次出門前都是滿滿的電力。將BMW  Wallbox壁掛式交流充電座安裝於家中車庫或車位註一,車輛停妥後插上充電槍,人回到家中休息充電時車輛同時也在充電,還可利用智慧型手機應用程式(My BMW App)進行充電相關設定。隔日出門前車輛已經備滿電力,以iX xDrive50為例,代表每天出門都有最高630km續航里程註二供使用,可滿足絕大多數的用車里程需求。

【BMW目的地充電】

若前一天晚上忘了充電,或是有著不同於平常通勤的路程安排,也無需擔心,此時可充分利用目的地充電裝置來補充續航里程。早從2014年開始,BMW總代理汎德便在台灣建置超過百座的公用交流充電座,像是公用停車場、飯店、經銷商展示中心都有;不僅如此,2022年開始總代理汎德更啟動經銷商與外部場域合作建置目的地交流充電站,再加上現有的公用交流充電座,迄今全台已有超過兩千座BMW電動車可使用的交流電充電座,只要透過「My BMW App」或「BMW充電App」就可以查詢充電站點資訊,大幅增加外出時的用車便利與行程規劃彈性。

【BMW i高速充電站】

若有著長里程的旅程規劃,或是行程間需要快速的補充電力,此時就可以充分利用BMW i高速充電站來進行電力補充。2022年底前BMW規劃將在全台經銷商建置14座BMW i高速充電站,最大充電功率高達350kW。以iX xDrive50為例,最快6分鐘就可以補充100公里的續航里程,一點也不用擔心旅程因此中斷、壞了出遊興致。

要如何知道BMW i高速充電站的位置?只要透過車主專屬的「BMW充電App」就可以查詢完整的充電站資訊、掃描QR Code便可以快速啟動充電,並綁定信用卡付款。便利的數位化充電服務,清楚展現BMW積極開拓BMW i智慧電能生活圈的企圖心。

*BMW i 高速充電網官方資訊

超高速充電效能

除了三種不同的電能補充方式,車輛本身更需要擁有高速的充電能力。以當前BMW旗下最熱銷的iX豪華純電旗艦休旅車款而言,導入了第五代eDrive電能科技,以能量密度更高的新世代鋰電池模組,加上最高可達200kW的充電功率註三,最快10分鐘就可以補充150km續航里程註二,大幅縮減充電所需時間,便利性不言而喻。 

BMW i智慧電能生活圈從實用性思考  有效破除里程焦慮 

在電動車百家爭鳴之際,有別於其他品牌僅強調電動車本身技術,BMW不僅以先進科技作為基礎,更從用車者的角度與生活習慣思考,以三種電量補充方式再加上超高速的車輛充電效能,不論是在家中安裝交流充電座每天為車輛充電, 外出時的目的地充電, 以及長途旅行時藉由BMW i高速充電站在最短的時間內補充最多的電量,相信對於車主而言,大幅降低里程焦慮,取而代之的是更便利、更經濟的用車成本,當然,BMW招牌的駕馭樂趣,仍然在旗下電動車款上完美體現。

註一:需專人到府評估安裝可行性
註二:WLTP測試規範下所測得之數據
註三:BMW iX xDrive50車款。
註四: 詳細銷售辦法請洽BMW i指定授權經銷商