Вчені відтворили перші миті народження Всесвіту у вражаючій комп'ютерній моделі

ва цифрова симуляція дозволяє побачити, як світло перших зір і чорних дір буквально змінювало простір між галактиками. 

Модель показує майже два мільярди років космічної історії в області завширшки понад мільярд світлових років.

Міжнародна команда астрофізиків представила комп'ютерну модель, яка відтворює перші миттєвості життя Всесвіту. Науковці простежили, як з хаосу нейтрального газу поступово народжувалися перші зорі та цілі галактики. Розрахунок охоплює величезну область космосу і показує процеси, які досі можна було лише уявляти.

Про це повідомляє Амоледо Україна з посиланням на Массачусетський технологічний інститут. Дослідження, опубліковане наприкінці жовтня, простежує події, що почалися вже за 45 мільйонів років після Великого вибуху.

Модель отримала назву Lumina і охоплює віртуальний куб зі стороною 500 мегапарсеків, тобто близько 1,6 мільярда світлових років у сучасному масштабі. Головна особливість проєкту в тому, що він показує реіонізацію Всесвіту - процес, коли випромінювання перших зір почало відривати електрони від атомів водню, перетворюючи холодний нейтральний газ на іонізовану плазму.

Світло перших зір поступово створювало в міжгалактичному газі бульбашки іонізованого водню. Ці області з часом розширювалися та з'єднувалися між собою, поки весь простір не опинився під впливом випромінювання. Гарвардсько-Смітсонівський центр астрофізики зазначає, що новий розрахунок охоплює об'єм, який більш ніж у сто разів перевищує показники попередніх подібних моделей, при цьому зберігаючи деталізацію окремих галактик та джерел світла.

Окрему роль у дослідженні відіграє поведінка гелію. Зміни його стану одразу впливають на подальший розвиток газу, тож команда враховувала цей зворотний зв'язок безпосередньо під час розрахунків. Завдяки цьому Lumina дає змогу перевіряти теоретичні припущення, порівнюючи їх із реальними спостереженнями, зокрема даними телескопа Джеймс Вебб.

Першим автором роботи став Олівер Цір із Гарвардсько-Смітсонівського центру астрофізики. Для розрахунків команда використала суперкомп'ютер Frontier в Ок-Риджській національній лабораторії у штаті Теннессі. Загалом у науковій роботі описано понад 432 мільярди розрахункових елементів, а спеціальна програма поєднала модель формування галактик із перенесенням випромінювання одразу у шести частотних діапазонах.

Результати розрахунку показали чітку послідовність подій. Головну роль в іонізації водню відіграли звичайні зорі, тоді як пізнішу іонізацію гелію забезпечили вже активні ядра галактик, де речовина падає на надмасивні чорні діри. Цей етап додатково розігрів розріджений газ між галактиками.

Автори також звірили свої передбачення щодо розсіювання реліктового випромінювання з реальними вимірюваннями космічної обсерваторії Planck і отримали добре узгодження даних. Температурна історія міжгалактичного газу в моделі загалом відповідає наявним спостережним обмеженням, що підтверджує надійність розрахунків.

На сайті проєкту перелічено й інші можливі застосування моделі, зокрема вивчення радіосигналу нейтрального водню та аналіз поглинання світла квазарів газом на шляху до Землі. Великий обсяг розрахунку дозволяє включити в один аналіз численні галактики та рідкісні яскраві квазари, завдяки чому дослідники можуть зіставляти властивості джерел випромінювання з просторовою картиною іонізованого газу.

У наступних дослідженнях команда планує вивчати рух газу між галактиками та розвиток областей інтенсивного зореутворення. Подібні масштабні моделі допомагають науковцям глибше зрозуміти, як Всесвіт перетворився з темного та холодного на той, що ми спостерігаємо сьогодні крізь найпотужніші телескопи.

ЧИТАЙТЕ ТАКОЖ:

• Астрономи знайшли ключ до одної з найбільших загадок раннього космосу
• Рекордна швидкість у космосі: астрономи виявили зірку, що мчить зі швидкістю 25 тисяч км/с