Учёные впервые представили одну из самых масштабных и подробных компьютерных реконструк...
Учёные впервые представили одну из самых масштабных и подробных компьютерных реконструкций ранней Вселенной, позволяющую увидеть, как формировались первые звёзды, галактики, чёрные дыры и гигантская космическая паутина из тёмной материи. Международная команда исследователей разработала симуляцию Lumina, воспроизводящую первые два миллиарда лет после Большого взрыва. Результаты исследования опубликованы в научном журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Над проектом работали специалисты Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики, Массачусетского технологического института и других научных организаций. Модель позволяет проследить эволюцию космоса примерно с 50 миллионов лет после Большого взрыва до момента, когда возраст Вселенной достиг двух миллиардов лет. Lumina воспроизводит взаимодействие обычного вещества, тёмной материи и излучения. Учёные смогли смоделировать, как под действием гравитации формировались первые космические структуры, возникали галактики, развивались чёрные дыры и перемещались огромные массы газа между скоплениями вещества. Масштаб реконструкции охватывает область пространства в форме куба со стороной около 1,5 миллиарда световых лет. По объёму она более чем в 100 раз превосходит предыдущие сопоставимые модели. При этом исследователям удалось сохранить достаточно высокую детализацию, чтобы изучать не только распределение вещества в масштабах Вселенной, но и процессы формирования отдельных галактик. Одной из важнейших особенностей Lumina стала возможность проследить реионизацию водорода и гелия. В ранней Вселенной излучение первых звёзд, галактик и активных галактических ядер постепенно изменяло состояние межгалактического газа, отрывая электроны от атомов. Эти процессы влияли на температуру вещества, распространение излучения и дальнейшее формирование космических структур. «Впервые мы можем проследить, как водород и гелий приобрели современное состояние в столь огромной области Вселенной, одновременно различая галактики и другие яркие объекты, которые вызвали эти изменения», — отметил один из авторов исследования Аарон Смит из Техасского университета в Далласе. Для создания Lumina использовались вычислительные мощности американского суперкомпьютера Frontier, расположенного в Национальной лаборатории Оук-Ридж в штате Теннесси. В расчётах задействовали более 15 тысяч графических процессоров. Система одновременно моделировала движение газа, гравитационное взаимодействие вещества, распространение света и изменения физических условий на протяжении миллиардов лет. Разработка симуляции заняла несколько лет. По словам ведущего автора исследования Оливера Цира, научного сотрудника Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики, её создание стало возможным благодаря развитию суперкомпьютерных технологий и новым астрономическим наблюдениям. «Телескоп „Джеймс Уэбб“ превратил раннюю Вселенную в новую захватывающую область астрофизики. Чтобы понять, что мы видим благодаря этому телескопу, нужно превратить наши теории в подробные прогнозы», — рассказал учёный. Полученные результаты исследователи сопоставляют с наблюдениями космического телескопа «Джеймс Уэбб». В дальнейшем Lumina также планируется использовать для анализа данных телескопа имени Нэнси Грейс Роман. Компьютерная модель позволяет проверять современные представления о происхождении и эволюции галактик. Если реальные наблюдения совпадают с результатами расчётов, это подтверждает существующие теоретические модели. Обнаруженные расхождения, напротив, могут указывать на физические процессы, которые ещё недостаточно изучены. В дальнейшем учёные намерены использовать Lumina для исследования движения межгалактического газа, влияния излучения на развитие ранней Вселенной и условий возникновения областей интенсивного звездообразования. Подписаться на канал · Поддержать канал