Ученые из Центра астрофизики Гарварда и Смитсоновского института создали симуляцию Lumina - одну из крупнейших и подробных компьютерных моделей ранней Вселенной. Работа опубликована в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Модель воссоздает первые 2 миллиарда лет космической истории и показывает, как взаимодействовали обычная материя, темная материя и излучение.

Главная цель - помочь астрономам понимать данные, которые приходят от космических телескопов имени Джеймса Уэбба и Нэнси Роман. Сравнивая наблюдения с предсказаниями Lumina, исследователи смогут понять, насколько верны современные теории эволюции Вселенной после Большого взрыва.

Lumina - это крупнейшая на сегодняшний день космологическая симуляция, учитывающая одновременно гидродинамику (движение газа) и излучение. Она моделирует, как газ, темная материя и свет взаимодействуют, формируя звезды и галактики. Предыдущие подобные модели охватывали в 100 с лишним раз меньший объем пространства. Новая симуляция описывает область в виде куба со стороной около 1,5 миллиарда световых лет - примерно такой масштаб доступен современным телескопам.

Впервые в подобной модели удалось воспроизвести реионизацию гелия - процесс, при котором атомы гелия теряли электроны под действием излучения, - и сразу учесть ее влияние на эволюцию Вселенной в рамках расчета. Раньше это удавалось сделать лишь для водорода.

"С Lumina мы впервые можем проследить, как и водород, и гелий переходили в современное состояние на столь огромном объеме, сохраняя при этом детализацию галактик и других светящихся объектов", - отметил один из авторов работы Аарон Смит из Техасского университета в Далласе.

Для расчета использовали суперкомпьютер Frontier, расположенный в Национальной лаборатории Оук-Ридж (Теннесси). Это позволило смоделировать беспрецедентно большой объем ранней Вселенной, не потеряв в детализации.

Авторы подчеркивают: Lumina - не открытие, а инструмент для проверки гипотез. В дальнейшем с ее помощью планируют изучать движение газа между галактиками, влияние излучения Большого взрыва на космическую эволюцию и формирование областей интенсивного звездообразования. Если наблюдения совпадут с предсказаниями модели, это укрепит существующие теории; если нет - у ученых появится повод для пересмотра.

Источник: Phys.org