Астрономи от Харвардския център за астрофизика и Института Смитсониън са създали един от най-изчерпателните компютърни модели на ранната Вселена. Симулацията, наречена Lumina, възпроизвежда първите 2 милиарда години от космическата история и ще помогне да се обяснят наблюденията от космическия телескоп Джеймс Уеб и римския космически телескоп "Нанси Грейс".
Резултатите са публикувани в списание Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Парче Вселена, събрано в област с размер 1,5 милиарда светлинни години
Lumina показва как са взаимодействали обикновената материя, тъмната материя и радиацията, как са се образували първите галактики и как се е променял газът между тях. Моделът обхваща област от пространството с формата на куб със страни с дължина приблизително 1,5 милиарда светлинни години. Това е сравнимо с мащаба на наблюденията, достъпни от съвременните мощни телескопи.
Симулацията е повече от 100 пъти по-голяма по размер от предишни сравними модели. Тя също така запазва достатъчно детайли, за да позволи на учените да изучават формирането на галактики, звезди и черни дупки. Изследователите се надяват, че Lumina ще помогне за свързването на процесите на огромни космически разстояния с физическите явления в рамките на отделните галактики.
"Космическият телескоп "Джеймс Уеб" трансформира ранната Вселена във вълнуваща нова област на астрофизиката", коментира водещият автор Оливър Зиер (Oliver Zier), изследовател в Центъра за астрофизика Харвард-Смитсониън. "За да разберем какво виждаме с този телескоп, трябва да превърнем теориите си в подробни прогнози. След няколко години работа, с много възходи и падения, е изключителна награда да видим резултатите от симулацията и да наблюдаваме как нашите прогнози оживяват във видео."
Според него, разработването на модела е отнело няколко години, а резултатите от него позволяват изчисленията да бъдат сравнени с наблюденията.
Как се е променил съставът на ранната Вселена
Рендер на космическата мрежа с диаметър около 650 милиона светлинни години, получено от симулацията Lumina. Фините нишки представляват тъмна материя, а топлите оранжеви и жълти тонове подчертават местата, където газът се движи най-бързо между галактическите клъстери. Кредит: Oliver Zier, Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian
Една от ключовите характеристики на Lumina е симулацията на рейонизацията на хелия. По време на този процес, атомите на хелия губят електрони под въздействието на радиация и газът променя физическите си свойства. Тези промени влияят на последващото развитие на космоса. Lumina позволява да се проследи този процес в обширен регион от пространството, като едновременно с това показва как се отразяват последиците от него за еволюцията на модела.
"За първи път можем да проследим как водородът и хелият са придобили сегашното си състояние в такъв обширен регион на Вселената, като едновременно с това се разграничават галактиките и други ярки обекти, които са причинили тези промени“, обяснява съавторът на изследването Аарон Смит (Aaron Smith), доцент по физика в Тексаския университет в Далас.
Преди това учените е трябвало да избират между мащаба на модела и детайлността. Симулациите, обхващащи големи обеми от пространството, не винаги позволяват достатъчно детайли в отделните галактики. По-подробните изчисления, от друга страна, са били ограничени до относително малки региони. Lumina се стреми да комбинира двата подхода.
За изчисленията е бил необходим суперкомпютър
Създаването на модела изисква изчислителната мощност на суперкомпютъра Frontier в Националната лаборатория Oak Ridge в Съединените щати. В изчисленията да използвани над 15 000 графични процесора (GPU). Те помагат едновременно да се симулира движението на газ, ефектите на гравитацията и разпространението на радиация през първите два милиарда години от космическата история.
Такива симулации са полезни за много повече от това, просто да се визуализира космоса. Учените сравняват резултатите от изчисленията си с данните от телескопите. Ако наблюденията съвпадат с прогнозите, това подкрепя съществуващите теории. Ако се открият несъответствия, те могат да показват процеси, които все още не могат да бъдат обяснени.
В бъдеще изследователите планират да използват Lumina, за да изучат движението на газ между галактиките, влиянието на радиацията върху еволюцията на космоса и условията, при които са възникнали региони с интензивно звездообразуване. Моделът ще помогне и да се провери доколко добре настоящото разбиране за физичните закони описва формирането на първите космически структури.
Справка: Oliver Zier, Aaron Smith, Xuejian Shen, Rongrong Liu, Rahul Kannan, Sonja M Koehler, Volker Springel, Rüdiger Pakmor, Mark Vogelsberger, Teodora-Elena Bulichi, Lars Hernquist. Introducing the lumina project: large-volume radiation-hydrodynamic simulations of the epochs of hydrogen and helium reionization. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 2026; 552 (4) DOI: 10.1093/mnras/stag1469
Източник: Smithsonian scientists just recreated the first 2 billion years of the Universe, ScienceDaily
Още по темата
Космос
Слънчевата система прилича на куршум, кроасан или картоф
Космос
Изследователи откриват улика, която може да обясни симетрията на Вселената
Космос
"Джеймс Уеб" разширява границите на наблюдаемата вселена до Големия взрив
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари
Crew Dragon достига МКС за първи път след по-малко от 8 часа (видео)
Европа е обявена за родно място на прилепите
1000-годишен амулет, открит в Русия, съчетава християнски светец с Горгона Медуза
Памет на водата или как ни промиват мозъка