Астрономи створили найбільшу симуляцію перших двох мільярдів років існування Всесвіту за допомогою суперкомп’ютера. Вона охоплює приблизно в сто разів більший об’єм Всесвіту, ніж попередні моделі: це куб зі сторонами в півтора мільярда світлових років. Порівняння цих моделей з реальними спостереженнями раннього Всесвіту допоможе перевірити сучасні уявлення про те, як формуються галактики, чорні діри та зорі.
Симуляція космічної павутини: світлі тяжі утворені темною матерією, а помаранчеві ділянки позначають місця, де звичайно матерія рухається найшвидше. Oliver Zier, Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian
Що за симуляція розповіла про минуле Всесвіту?
Науковці створили симуляцію Lumina, яка працює на понад 15 тисячах графічних процесорів і моделює рух речовини та випромінювання на найбільших масштабах Всесвіту. Вона поєднує сучасні уявлення про те, як рухаються і взаємодіють речовини у Всесвіті, зі статистичними моделями, що дозволяють масштабувати ці процеси на великі ділянки космосу. Щільна симуляція має виздільнiсть здатнiсть моделювати поведінку об’єктів зi звичайного матерію, наприклад галактик, масою 3,6 мільйона сонячних мас, а гало темної матерії — масою 19 мільйонів сонячних мас. Усього в симуляції близько 432 мільярдів елементів, які можна розрізнити за такого роздільнóю здатнóсті.
Симуляція регіонів гелію з ділянками, де він набув сучасного стану (забарвлені бірюзовим). Oliver Zier, Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian
Важливим завданням симуляції є вивчення процесів реіонізації — епох, що настали після Темних віків Всесвіту. Тоді перші зорі, які сформувалися з водню та не містили металу, своїм випромінюванням іонізували атом. Щойно процес нагрів ранній Всесвіт, вплинувши на формування галактик, а також залишив сліди у вигляді реліктового випромінювання. Згідно з моделюванням, більшість водню реіонізувалася вже близько 12,7 мільярда років тому, але деякі фрагменти Всесвіту ще містили неіонізовані атоми 12,6 мільярда років тому. Для реіонізації важчих атомів гелію, потрібна була більша енергія, тож вона завершилася приблизно 11,6 мільярда років тому.
- Результати моделювання астрономи зможуть звірити з спостереженнями космічного телескопа «Джеймс Вебб». Нещодавно він відшукав найдавнішу галактику в процесі реіонізації.
Інформація підготовлена на основі матеріалів: nauka.ua