Международная группа исследователей представила крупнейшую и наиболее детальную цифровую модель ранней Вселенной под названием Lumina, охватывающую первые два миллиарда лет космической эволюции, сообщает Ertenmedia.kz.
Проект позволяет проследить, как гравитация, первичный газ, темная материя и излучение взаимодействовали после Большого взрыва. Астрофизики получили возможность в деталях наблюдать рождение первых звездных систем и сверхмассивных черных дыр, сформировавших современный облик космоса.
Суперкомпьютер Frontier и рекордные масштабы
На создание симуляции ушло почти три года непрерывных расчетов. Для этого исследователи задействовали свыше 15 тысяч графических процессоров суперкомпьютера Frontier, расположенного в Ок-Риджской национальной лаборатории в США.
Модель охватывает кубический объем пространства шириной около полутора миллиардов световых лет. Для сравнения, диаметр нашей галактики Млечный Путь составляет всего около ста тысяч световых лет. По объему Lumina более чем в сто раз превосходит все предыдущие радиационно-гидродинамические симуляции раннего космоса.
«Мы получили масштабный объем, в котором видна гигантская космическая паутина и скопления галактик. При этом симуляция позволяет с высоким разрешением рассмотреть каждую отдельную формирующуюся галактику», — пояснил ведущий автор работы Оливер Цир из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики.
Конец «темных веков» и реионизация
Примерно через 380 тысяч лет после Большого взрыва Вселенная остыла, а свободные электроны соединились с протонами. Космос заполнился нейтральным водородом и погрузился в так называемые «темные века» — свет не мог свободно распространяться сквозь плотный газ.
Ситуация изменилась с появлением первых источников ультрафиолетового излучения. Мощный свет ионизировал нейтральный водород, выбивая из него электроны, что сделало пространство прозрачным. Lumina стала первой в мире моделью, объединившей процессы реионизации водорода и гелия в рамках единого непрерывного моделирования с физической обратной связью.
«Симуляции формирования первых галактик чрезвычайно сложны и дороги, поэтому ученые раньше моделировали лишь небольшие участки космоса. Lumina превосходит предшественников и по размеру охваченной области, и по протяженности воспроизведенного космического времени», — отметил астроном Джулиан Муньос из Техасского университета в Остине.
Проверка гипотез и поиск новой физики
Цифровая модель создана для прямой проверки данных, которые передает космический телескоп «Джеймс Уэбб», а также строящаяся обсерватория имени Нэнси Грейс Роман. Астрономы сопоставляют снимки далеких галактик с виртуальными предсказаниями Lumina.
Совпадение теоретических расчетов с реальными наблюдениями подтверждает современные космологические теории. Однако наибольший научный интерес представляют возможные расхождения. Если виртуальная модель разойдется с реальными снимками телескопов, это укажет исследователям на фундаментальные физические законы, которые наука пока не открыла.
📌 Подписывайтесь на Telegram-канал Ertenmedia: коротко о главном, самая актуальная информация здесь!
