Учёные показали, как выглядела Вселенная в первые 2 млрд лет

Международная команда ученых создала компьютерную симуляцию Lumina, которая воспроизводит первые 2 млрд лет развития Вселенной. Модель позволяет проследить появление галактик и звёзд в огромном участке космоса, сохраняя детализацию, недоступную предыдущим подобным проектам.

О результатах масштабного моделирования пишет редакция Новини.LIVE со ссылкой на Hot Hardware.

Что удалось воссоздать в симуляции ранней Вселенной

Особенность Lumina заключается в сочетании огромного масштаба с высокой детализацией. Ранее исследователям обычно приходилось выбирать между моделированием больших космических областей с невысокой точностью и подробным изучением значительно меньших участков.

Новая симуляция охватывает кубическую область пространства со стороной примерно 1,6 млрд световых лет. В её пределах учёные отслеживают взаимодействие обычной материи, тёмной материи и излучения, включая процессы формирования отдельных галактик, звёздных скоплений и потоков газа.

Моделирование начинается примерно через 45 млн лет после Большого взрыва. Тогда Вселенная находилась в периоде так называемых космических тёмных веков, когда первые звёзды ещё не сформировались, а гравитация постепенно собирала материю в более плотные области.

Впоследствии именно эти скопления стали основой для появления галактик. Lumina позволяет проследить их развитие вместе с изменениями окружающего газа и излучения.

Одним из ключевых процессов, воспроизведённых моделью, стала реионизация водорода. После появления первых звёзд их ультрафиолетовое излучение начало выбивать электроны из нейтральных атомов водорода, изменяя состояние межгалактической среды.

В то же время симуляция охватывает и реионизацию гелия, которая происходила позже. Значительную роль в этом процессе играло мощное излучение активных сверхмассивных чёрных дыр, поглощавших окружающую материю.

Возможность исследовать оба процесса в одной модели помогает учёным лучше понять, как различные источники излучения влияли на развитие молодой Вселенной.

Какой суперкомпьютер помог воссоздать космическую историю

Для создания Lumina исследователи использовали суперкомпьютер Frontier, расположенный в Национальной лаборатории Ок-Ридж в штате Теннесси, США.

Масштабные вычисления требовали огромных ресурсов: к работе были привлечены вычислительные мощности более 100 тыс. ядер центральных процессоров и примерно 15 тыс. графических процессоров.

Благодаря этому удалось одновременно отслеживать изменения в крупных космических структурах и процессы, происходящие на уровне отдельных галактик.

Lumina также имеет практическое значение для современной астрономии. Космические телескопы, в частности James Webb, позволяют наблюдать далекие галактики и квазары, свет от которых поступает с ранних этапов существования Вселенной.

Ранее Новини.LIVE писали, что отсутствие массивной чёрной дыры в центре галактики не обязательно означает, что её там никогда не было. В результате столкновений галактик такие объекты могут оказываться вдали от центральных областей и оставаться там миллиарды лет.

Также Новини.LIVE сообщали, что космическая обсерватория Euclid, предназначенная в первую очередь для изучения тёмной материи и тёмной энергии, помогла астрономам открыть новую комету. Находка стала неожиданной, ведь небесное тело расположено в отдалённой области Солнечной системы, где особенности работы телескопа затрудняют его обнаружение.