Симуляция Lumina в CfA Гарварда и Смитсоновского института моделирует первые 2 млрд лет Вселенной

Исследователи Центра астрофизики Гарварда и Смитсоновского института создали Lumina, симуляцию первых 2 миллиардов лет Вселенной после Большого взрыва, сообщает sciencedaily.com. Работа опубликована в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society и моделирует взаимодействие обычного вещества, тёмной материи и излучения sciencedaily.comsciencedaily.comsciencedaily.comОткрыть источник ↗. Симуляция призвана помочь в интерпретации наблюдений телескопа имени Джеймса Уэбба (JWST) и космического телескопа имени Нэнси Грейс Роман sciencedaily.comsciencedaily.comsciencedaily.comОткрыть источник ↗.

Масштаб и метод симуляции

Авторы называют Lumina крупнейшей на сегодня космологической радиационно-гидродинамической симуляцией. Она рассчитывает, как газ, тёмная материя и свет влияли друг на друга по мере развития молодой Вселенной. Это позволяет изучать, как формировались первые галактики и как их активность меняла окружающие облака газа sciencedaily.comsciencedaily.comsciencedaily.comОткрыть источник ↗.

Моделируемый объём более чем в 100 раз превышает объёмы сопоставимых прежних проектов. Виртуальная Вселенная представляет собой куб со стороной около 1,5 миллиарда световых лет sciencedaily.comsciencedaily.comsciencedaily.comОткрыть источник ↗.

Ещё одно достижение связано с реионизацией гелия, при которой излучение выбивает электроны из атомов гелия. По словам авторов, это первая симуляция такого рода, которая прослеживает процесс по мере его развития и одновременно учитывает его влияние на окружающую Вселенную sciencedaily.comsciencedaily.comsciencedaily.comОткрыть источник ↗. Соавтор Аарон Смит из Техасского университета в Далласе заявил, что впервые можно проследить, как водород и гелий приобретали современную форму в столь большом объёме, при этом галактики и другие светящиеся объекты остаются разрешёнными sciencedaily.comsciencedaily.comsciencedaily.comОткрыть источник ↗.

Вычислительные ресурсы и планы

Команда использовала более 15 000 графических процессоров суперкомпьютера Frontier в Окриджской национальной лаборатории в Теннесси sciencedaily.comsciencedaily.comsciencedaily.comОткрыть источник ↗. Это позволило смоделировать очень большую область, сохранив детализацию, необходимую для отдельных галактик. Lumina прослеживает процессы, связанные с образованием звёзд, галактик и чёрных дыр sciencedaily.comsciencedaily.comsciencedaily.comОткрыть источник ↗.

Исследователи планируют использовать симуляцию для изучения перемещения газа между галактиками, влияния реликтового излучения Большого взрыва и областей с особенно высоким темпом звездообразования sciencedaily.comsciencedaily.comsciencedaily.comОткрыть источник ↗. Её предсказания будут сопоставляться с наблюдениями JWST, Roman и других телескопов. Расхождения между смоделированной и реальной Вселенной могут показать, где текущие теории нуждаются в уточнении sciencedaily.comsciencedaily.comsciencedaily.comОткрыть источник ↗.

Ведущий автор Оливер Зир, стипендиат ITC в Центре астрофизики, заявил, что для понимания наблюдений JWST теории нужно переводить в детальные предсказания sciencedaily.comsciencedaily.comsciencedaily.comОткрыть источник ↗.