Первые два миллиарда лет после Большого взрыва воссоздали в симуляции Lumina — крупнейшей и самой подробной из существующих моделей ранней Вселенной. Ее представила команда Центра астрофизики Гарвардского университета и Смитсоновского института. Работа опубликована в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Модель одновременно прослеживает движение обычного вещества, темной материи и света — трех ингредиентов, из которых собирался космос в младенчестве. Lumina показывает, как из них вырастали первые галактики и как те, в свою очередь, преображали газовые пространства между ними.
Сам расчет охватывает куб со стороной около 1,5 миллиарда световых лет — кусок пространства, сопоставимый с тем, что уже обозревают самые мощные телескопы. По объему он в 100 с лишним раз превосходит прежние модели того же класса, и впервые в такой расчет включили повторную ионизацию гелия — эпоху, когда излучение молодых галактик и квазаров срывало электроны с атомов этого газа и меняло межгалактическую среду.
Главным адресатом симуляции стали снимки телескопа «Джеймс Уэбб»: его наблюдения уже заставляли астрономов спорить, как первые галактики успевали вырасти так быстро. Сверяя кадры с предсказаниями симуляции, исследователи поймут, точна ли нынешняя теория устройства космоса или ее пора пересматривать. «После нескольких лет работы, со всеми взлетами и падениями, невероятно приятно увидеть, как расчеты оживают на экране», — рассказал ведущий автор работы Оливер Зир из Центра астрофизики.
Вычисления шли на Frontier — одном из самых быстрых суперкомпьютеров мира, установленном в Ок-Риджской национальной лаборатории в Теннесси. Одновременно на устройстве трудились более 15 тысяч графических процессоров.
«Впервые мы можем проследить, как водород и гелий принимали современный облик на гигантском объеме Вселенной, и при этом различать отдельные галактики, запустившие эту перестройку», — пояснил соавтор работы, физик из Техасского университета в Далласе Аарон Смит.
Дальше Lumina послужит полигоном для проверки идей о том, как газ перетекает между галактиками и как развивались первые очаги бурного звездообразования. Наша галактика Млечный Путь выросла из той же космической паутины — сети нитей из темной материи и газа, которую модель теперь прорисовывает до последнего волокна.
Ранее астрономы объяснили, почему Млечный Путь стал самым безопасным «домом» для жизни.