Вчені показали, який вигляд мав Всесвіт у перші 2 млрд років

Міжнародна команда науковців створила комп'ютерну симуляцію Lumina, яка відтворює перші 2 млрд років розвитку Всесвіту. Модель дозволяє простежити появу галактик і зір у величезній ділянці космосу, зберігаючи деталізацію, недоступну попереднім подібним проєктам.

Про результати масштабного моделювання пише редакція Новини.LIVE з посиланням на Hot Hardware.

Що вдалося відтворити у симуляції раннього Всесвіту

Особливість Lumina полягає у поєднанні величезного масштабу з високою деталізацією. Раніше дослідникам зазвичай доводилося вибирати між моделюванням великих космічних областей із невисокою точністю та докладним вивченням значно менших ділянок.

Нова симуляція охоплює кубічну область простору зі стороною приблизно 1,6 млрд світлових років. У її межах науковці відстежують взаємодію звичайної матерії, темної матерії та випромінювання, включно з процесами формування окремих галактик, зоряних скупчень і потоків газу.

Моделювання розпочинається приблизно через 45 млн років після Великого вибуху. Тоді Всесвіт перебував у періоді так званих космічних темних віків, коли перші зорі ще не сформувалися, а гравітація поступово збирала матерію в щільніші області.

Згодом саме ці скупчення стали основою для появи галактик. Lumina дозволяє простежити їхній розвиток разом зі змінами навколишнього газу та випромінювання.

Одним із ключових процесів, які відтворила модель, стала реіонізація водню. Після появи перших зір їхнє ультрафіолетове випромінювання почало вибивати електрони з нейтральних атомів водню, змінюючи стан міжгалактичного середовища.

Водночас симуляція охоплює й реіонізацію гелію, яка відбувалася пізніше. Значну роль у цьому процесі відігравало потужне випромінювання активних надмасивних чорних дір, що поглинали навколишню речовину.

Можливість досліджувати обидва процеси в одній моделі допомагає науковцям краще зрозуміти, як різні джерела випромінювання впливали на розвиток молодого Всесвіту.

Який суперкомп'ютер допоміг відтворити космічну історію

Для створення Lumina дослідники використали суперкомп'ютер Frontier, розташований у Національній лабораторії Оук-Ридж у штаті Теннессі, США.

Масштабні обчислення потребували величезних ресурсів: до роботи залучили обчислювальні потужності понад 100 тис. центральних процесорних ядер і приблизно 15 тис. графічних процесорів.

Завдяки цьому вдалося одночасно відстежувати зміни у великих космічних структурах і процеси, що відбувалися на рівні окремих галактик.

Lumina також має практичне значення для сучасної астрономії. Космічні телескопи, зокрема James Webb, дозволяють спостерігати далекі галактики та квазари, світло від яких надходить із ранніх етапів існування Всесвіту.

Раніше Новини.LIVE писали, що відсутність масивної чорної діри в центрі галактики не обов'язково означає, що її там ніколи не було. Внаслідок зіткнень галактик такі об'єкти можуть опинятися далеко від центральних областей і залишатися там мільярди років.

Також Новини.LIVE розповідали, що космічна обсерваторія Euclid, призначена насамперед для вивчення темної матерії та темної енергії, допомогла астрономам відкрити нову комету. Знахідка стала несподіваною, адже небесне тіло розташоване у віддаленій області Сонячної системи, де особливості роботи телескопа ускладнюють його виявлення.