Ученые воспроизвели первые мгновения рождения Вселенной в поразительной компьютерной модели

ная цифровая симуляция позволяет увидеть, как свет первых звезд и черных дыр буквально менял пространство между галактиками. 

Модель показывает почти два миллиарда лет космической истории в области в ширину более миллиарда световых лет.

Международная команда астрофизиков представила компьютерную модель, воспроизводящую первые мгновения жизни Вселенной. Ученые проследили, как из хаоса нейтрального газа постепенно рождались первые звезды и целые галактики. Расчет охватывает огромную область космоса и показывает процессы, которые до сих пор можно было только представлять.

Об этом сообщает Амоледо Украина со ссылкой на Массачусетский технологический институт. Исследование, опубликованное в конце октября, прослеживает события, начавшиеся уже через 45 миллионов лет после Большого взрыва.

Модель получила название Lumina и охватывает виртуальный куб со стороной 500 мегапарсек, то есть около 1,6 миллиарда световых лет в современном масштабе. Главная особенность проекта в том, что он показывает реионизацию Вселенной – процесс, когда излучение первых звезд начало отрывать электроны от атомов водорода, превращая холодный нейтральный газ в ионизированную плазму.

Свет первых звезд постепенно создавал в межгалактическом газе пузырьки ионизированного водорода. Эти области со временем расширялись и соединялись между собой, пока все пространство не оказалось под влиянием излучения. Гарвардско-Смитсоновский центр астрофизики отмечает, что новый расчет охватывает объем более чем в сто раз превышающий показатели предыдущих подобных моделей, при этом сохраняя детализацию отдельных галактик и источников света.

Отдельную роль в исследовании играет поведение гелия. Изменения его состояния сразу влияют на дальнейшее развитие газа, поэтому команда учитывала эту обратную связь непосредственно в расчетах. Благодаря этому Lumina позволяет проверять теоретические предположения, сравнивая их с реальными наблюдениями, в частности, данными телескопа Джеймс Уэбб.

Первым автором работы стал Оливер Цир из Гарвардско-Смитсоновского центра астрофизики. Для расчетов команда использовала суперкомпьютер Frontier в Ок-Риджской национальной лаборатории в штате Теннесси. Всего в научной работе описано более 432 миллиардов расчетных элементов, а специальная программа объединила модель формирования галактик с переносом излучения сразу в шести частотных диапазонах.

Результаты расчета показали четкую последовательность событий. Главную роль в ионизации водорода сыграли обычные звезды, тогда как более позднюю ионизацию гелия обеспечили уже активные ядра галактик, где вещество падает на сверхмассивные черные дыры. Этот этап дополнительно разогрел разреженный газ между галактиками.

Авторы также сверили свои предсказания по рассеиванию реликтового излучения с реальными измерениями космической обсерватории Planck и получили хорошее согласование данных. Температурная история межгалактического газа в модели в целом соответствует имеющимся наблюдательным ограничениям, что подтверждает надежность расчетов.

На сайте проекта перечислены и другие возможные применения модели, в частности, изучение радиосигнала нейтрального водорода и анализ поглощения света квазаров газом на пути к Земле. Большой объем расчета позволяет включить в один анализ многочисленные галактики и редкие яркие квазары, благодаря чему исследователи могут сопоставлять свойства источников излучения с пространственной картиной ионизированного газа.

В последующих исследованиях команда планирует изучать движение газа между галактиками и развитие областей интенсивного звездообразования. Подобные масштабные модели помогают ученым глубже понять, как Вселенная превратилась из темной и холодной в то, что мы наблюдаем сегодня сквозь мощные телескопы.

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ:

• Астрономы нашли ключ к одной из самых больших загадок раннего космоса.
• Рекордная скорость в космосе: астрономы обнаружили мчащуюся звезду со скоростью 25 тысяч км/с