Дослідники Гарвард-Смітсонівського центру астрофізики розробили Lumina — космологічну симуляцію, що моделює еволюцію Всесвіту протягом перших двох мільярдів років після Великого вибуху. За масштабом вона більш ніж у 100 разів перевершує попередні проєкти такого типу.
Дослідники Гарвард-Смітсонівського центру астрофізики розробили симуляцію Lumina, яка відтворює еволюцію космосу протягом двох мільярдів років після Великого вибуху. Про це повідомляє Science Daily з посиланням на дослідження, опубліковане в журналі Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Lumina стала найбільшою в історії космологічною радіаційно-гідродинамічною симуляцією. Змодельований простір — куб зі стороною близько 1,5 мільярда світлових років, що більш ніж у 100 разів перевищує обсяг попередніх подібних проєктів. Модель розраховує взаємодію звичайної речовини, темної матерії та випромінювання, а також показує, як формувалися перші галактики та як вони змінювали газові хмари довкола себе.
Вперше симуляція такого типу відстежує реіонізацію гелію в динаміці — процес, під час якого випромінювання відриває електрони від атомів гелію, — і враховує, як ця зміна впливає на навколишній простір. «Вперше ми можемо простежити, як і водень, і гелій змінювалися до своєї сучасної форми в такому величезному об'ємі Всесвіту», — зазначив співавтор роботи, доцент фізики Техаського університету в Далласі Аарон Сміт.
Розрахунки виконали понад 15 тисяч графічних процесорів суперкомп'ютера Frontier в Окриджській національній лабораторії. Це дало змогу одночасно охопити величезну ділянку раннього Всесвіту й зберегти деталізацію, достатню для вивчення окремих галактик, зір і чорних дір.
За задумом авторів, Lumina має допомогти астрономам інтерпретувати дані телескопів Джеймс Вебб і Ненсі Роман. Провідний автор дослідження, стипендіат ITC Гарвард-Смітсонівського центру астрофізики Олівер Ціер пояснив: «Щоб зрозуміти, що ми бачимо за допомогою цього телескопа, нам потрібно перетворити наші теорії на детальні прогнози». Якщо спостереження збігатимуться з прогнозами симуляції, це зміцнить довіру до чинних теорій; розбіжності ж можуть вказати на фізичні процеси, які наука поки що не до кінця розуміє.
Надалі модель планують застосувати для вивчення руху газу між галактиками, впливу залишкового випромінювання Великого вибуху та появи регіонів особливо інтенсивного зореутворення.
