Исследователи представили одну из крупнейших и наиболее подробных моделей ранней Вселенной. Он предназначен для помощи в классификации данных космических телескопов.
Исследователи из Центра астрофизики Гарвардского и Смитсоновского института разработали «Lumina» — одну из крупнейших и наиболее подробных компьютерных симуляций ранней Вселенной.
Подробности читайте после объявления
Модель изображает первые два миллиарда лет после Большого взрыва. Он призван помочь астрономам интерпретировать все более сложные данные наблюдений с космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST) и римского космического телескопа Нэнси Грейс (Roman). Результаты были опубликованы в журнале «Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества».
Согласно сообщению Смитсоновского института, астрономы могут сравнивать наблюдения JWST, Roman и других телескопов с предсказаниями Lumina. Таким образом можно проверить, применимо ли их понимание законов Вселенной или новые открытия требуют пересмотра существующих теорий.
Перевод теорий в предсказания
Астрономы веками разрабатывали модели, объясняющие образование звезд, галактик и других космических структур. Суперкомпьютерное моделирование теперь позволяет превращать такие теории в подробные предсказания. Если наблюдения согласуются с этими предсказаниями, доверие к теориям возрастает. Если они отклоняются, возникают отправные точки для новых идей.
С помощью JWST и Roman ученые достигают пределов предыдущих моделей. Не хватало надежных прогнозов, которые можно было бы сравнить с реальными данными телескопа.
«Благодаря JWST ранняя Вселенная стала новым захватывающим рубежом в астрофизике», — сказал Оливер Зир, научный сотрудник ITC в Центре астрофизики и ведущий автор исследования, согласно данным портала. Подведение итогов.
Подробности читайте после объявления
«Чтобы понять, что мы видим в этот телескоп, нам нужно воплотить наши теории в подробные предсказания». После нескольких лет работы со «множеством взлетов и падений» было очень приятно увидеть результаты моделирования и увидеть, как предсказания «оживают» на видео.
Самая большая модель в своем роде
По словам исследователей, Lumina считается крупнейшей симуляцией гидродинамики космологического излучения, созданной на сегодняшний день. Этот тип моделирования моделирует, как основные компоненты Вселенной – газ, темная материя и свет – взаимодействуют, образуя звезды и галактики. Люмина прослеживает, как формировались первые галактики и изменяли обширные газовые области между ними.
Моделирование охватывает более чем в 100 раз больший объем пространства, чем предыдущие сопоставимые модели.
Она охватывает область кубической формы с длиной края около 1,5 миллиарда световых лет. По мнению исследователей, это соответствует площади космоса, которую могут наблюдать самые мощные сегодня телескопы. При этом разрешение остается достаточно высоким для изучения формирования галактик, звезд и черных дыр.
Реионизация гелия впервые вернулась обратно
По словам авторов, Lumina также является первой симуляцией, которая фиксирует реионизацию гелия и позволяет ее эффектам напрямую влиять на развивающуюся вселенную в модели. Во время реионизации нейтральный газ расщепляется на заряженные частицы с помощью излучения высокой энергии; Так водород и гелий приняли свою нынешнюю форму.
«Впервые мы можем проследить, как водород и гелий преобразовались в свои современные формы в таком огромном объеме Вселенной, продолжая при этом определять галактики и другие светящиеся объекты, которые управляют этой трансформацией», — сказал Аарон Смит, доцент кафедры физики Техасского университета в Далласе и соавтор исследования. Команда считает, что ей «невероятно повезло» иметь возможность создавать такие симуляции, как Lumina.
Передовая вычислительная мощность
Для Lumina исследователи использовали более 15 000 графических процессоров Frontier, одного из самых быстрых в мире суперкомпьютеров в Национальной лаборатории Ок-Ридж в Теннесси.
Команда рассматривает Lumina как платформу для проверки новых идей о создании и эволюции Вселенной. Будущие исследования будут изучать, как газы движутся между галактиками, как излучение Большого взрыва повлияло на космическую эволюцию и как со временем возникли области интенсивного звездообразования.
