天體物理：模擬星系形成

物理/計算機科學(xué)

項目背景

2019年諾貝爾物理學(xué)獎花落三位天體物理學(xué)家，以表彰他們幫助人類更加深入地了解宇宙演化，探索系外行星世界，突破了人類對宇宙的認(rèn)知邊界。近些年來，隨著大量的觀測數(shù)據(jù)變得可用，理論模型與超級計算機模擬逐步結(jié)合，宇宙學(xué)和星系形成研究正在迎來黃金時代。

星系形成模擬在宇宙學(xué)研究中扮演著至關(guān)重要的角色。使用計算機模擬技術(shù)，可以在超級計算機上模擬出宇宙的演進(jìn)過程。堪稱當(dāng)今世界上最為詳細(xì)的星系形成模擬之一的“揭示計劃”（Illustris Project）成功地模擬出了宇宙中超過40000個星系。模擬結(jié)果與實際宇宙觀測情況存在驚人一致。

項目接軌世界前沿星系模擬理論和技術(shù)。學(xué)生將在項目主導(dǎo)師（“揭示計劃”的首席科學(xué)家和主要設(shè)計者）的指導(dǎo)下，完成星系模擬。

項目介紹

項目內(nèi)容包括計算天體物理、宇宙學(xué)、星系物理、星系形成模擬方法等理論知識與案例實戰(zhàn)。學(xué)生將通過項目了解前沿星系形成理論、星系模擬理論和編碼，完成星系形成模擬。學(xué)生將在課程結(jié)束時提交項目報告，進(jìn)行成果展示。

適合人群

高中生/大學(xué)生

物理、天文、數(shù)學(xué)等理科專業(yè)或者未來希望修讀相關(guān)專業(yè)的學(xué)生；對宇宙、天體物理充滿熱忱的學(xué)生；學(xué)生需要熟悉微積分、數(shù)值方法、概率論、古典力學(xué)知識、Python編程基礎(chǔ)

導(dǎo)師介紹

麻省理工學(xué)院終身教授

Mark導(dǎo)師為理論天體物理學(xué)家，現(xiàn)任麻省理工學(xué)院（MIT）物理系終身教授，曾獲素有“諾貝爾風(fēng)向標(biāo)”美譽的美國斯隆研究獎（Sloan Research Fellowship）、國際天文和天體物理界最具聲望的博士后獎勵Hubble Fellow，以及哈佛-史密松天體物理中心博士后研究獎金。導(dǎo)師的主要研究興趣包括星系結(jié)構(gòu)和形成、暗物質(zhì)物理和大規(guī)模流體動力學(xué)模擬。他是迄今為止最詳細(xì)的星系形成模擬之一揭示計劃（Illustrate Program）的主要設(shè)計者。

任職學(xué)校

麻省理工學(xué)院（MIT）創(chuàng)立于1861年，是世界著名私立研究型大學(xué)，在計算機科學(xué)方向享有盛譽，在2020年U.S.News世界大學(xué)排名綜排位列第二、計算機工程CE專排蟬聯(lián)首位。學(xué)校孕育了90位諾貝爾獎得主、59位美國國家科學(xué)獎?wù)芦@得者，以及75位麥克阿瑟獎獲得者。

項目大綱

計算天體物理概論：學(xué)生將在本周學(xué)習(xí)天體物理學(xué)中的數(shù)值模擬及科學(xué)計算的基礎(chǔ)知識與理論

宇宙學(xué)基礎(chǔ)：學(xué)生將在本周學(xué)習(xí)研究宇宙大尺度結(jié)構(gòu)和演化的宇宙學(xué)理論知識

星系物理：學(xué)生將在本周學(xué)習(xí)以天體物理學(xué)和宇宙學(xué)的前沿領(lǐng)域：星系物理

早期宇宙物理：學(xué)生將在本周了解早期宇宙物理的觀點和流派

星系形成的模擬方法：學(xué)生將在本周學(xué)習(xí)最新星系形成模擬理論和方法

項目回顧與成果展示

論文輔導(dǎo)

時間安排與收獲

7周在線小組科研學(xué)習(xí)+5周論文輔導(dǎo)學(xué)習(xí) 共125課時

學(xué)術(shù)報告

優(yōu)秀學(xué)員獲主導(dǎo)師Reference Letter

EI/CPCI/Scopus/ProQuest/Crossref/EBSCO或同等級別索引國際會議全文投遞與發(fā)表（可用于申請）

結(jié)業(yè)證書

成績單