- 3 мин
- 189
Ученые создали самую детальную компьютерную модель ранней Вселенной
Она даст астрономам возможность проверить свои теории, описывающие эволюцию Вселенной после Большого взрыва.
Американские ученые создали крупнейшую и наиболее детальную компьютерную модель ранней Вселенной. Она позволит ученым моделировать рождение звезд и первых галактик после Большого взрыва и проверять свои астрофизические теории, говорится в статье, опубликованной в журнале MNRAS.
«Благодаря телескопу Джеймса Уэбба ранняя Вселенная стала захватывающим новым рубежом в астрофизике, — сказал ведущий автор работы Оливер Зиер, научный сотрудник Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики. — Чтобы понять, что мы видим с помощью этого телескопа, нам необходимо перевести наши теории в подробные предсказания. После нескольких лет работы, полных взлетов и падений, невероятно приятно видеть результаты моделирования и наблюдать, как наши предсказания оживают на видео».
Космический телескоп имени Джеймса Уэбба и выведенный недавно на орбиту «Нэнси Грейс Роман» позволяют астрономам открывать объекты и явления, происходившие в самые ранние периоды существования Вселенной. Чтобы понять их природу, ученые создали Lumina — наиболее масштабную и детализированную модель ранней Вселенной.
Она воспроизводит поведение обычной (барионной) и темной материи и излучения в первые два миллиарда лет. Это даст астрономам возможность проверить свои теории, описывающие эволюцию Вселенной после Большого взрыва. Сопоставляя современные астрономические наблюдения с предсказаниями этой модели, они могут проверить правильность предполагаемых законов, управляющих эволюцией Вселенной, или переписать существующие теории.
«Нам невероятно повезло создавать такие симуляции, как Lumina, — сказал Аарон Смит, доцент кафедры физики Техасского университета в Далласе и один из авторов статьи. — Впервые мы можем проследить за тем, как водород и гелий превращались в свою современную форму в таком огромном объеме Вселенной, при этом сохраняя возможность наблюдать за галактиками и другими яркими объектами, которые управляли этим превращением».
Lumina представляет собой крупнейшую из когда-либо созданных моделей в области радиационной гидродинамики, воспроизводящую взаимодействие газа, темной материи и света, которое приводило к рождению первых звезд и галактик.
Модель воспроизводит эволюцию объема Вселенной, доступного самым мощным современным телескопам мира и в 100 раз превышающего прежние аналогичные симуляции, — он соответствует кубу с ребром полтора миллиона световых лет.
«Вычисления задействуют 2×60003 отдельных элементов, что соответствует массе частиц темной материи в 1,9 ×107 масс Солнца и барионной материи в 3,6 ×16 масс Солнца», — говорится в исследовании.
Для создания Lumina потребовалось более 15 000 графических процессоров, работающих на Frontier — одном из самых быстрых суперкомпьютеров в мире, расположенном в Национальной лаборатории Ок-Ридж в штате Теннесси. Его огромная вычислительная мощность позволила исследователям смоделировать беспрецедентный объем ранней Вселенной, сохраняя при этом уровень детализации, необходимый для изучения формирования галактик, звезд и черных дыр.
