В миллионах километров от Земли космические телескопы James Webb (JWST) и Nancy Roman с исключительной детализацией раскрывают самые ранние эпохи нашей огромной Вселенной. Команда из Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian представила Lumina — одну из крупнейших и наиболее подробных симуляций ранней Вселенной из когда-либо созданных.
Визуализация космической паутины протяжённостью около 650 миллионов световых лет, построенная симуляцией Lumina. Тонкие нити соответствуют тёмной материи, а тёплые оранжевые и жёлтые оттенки показывают, где газ движется быстрее всего между скоплениями галактик. Источник изображения — popsci.com
Новая модель описана в исследовании, опубликованном в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Она воссоздаёт, как обычное вещество, тёмная материя и излучение взаимодействовали в течение первых 2 миллиардов лет существования Вселенной. Это даёт учёным новый инструмент для проверки теорий о том, как эволюционировал космос после Большого взрыва. Сравнивая наблюдения JWST, Roman и других телескопов с предсказаниями Lumina, астрономы смогут понять, остаются ли их представления о законах мироздания верными или новые открытия потребуют пересмотра существующих теорий.
Для создания Lumina понадобилось более 15 000 графических процессоров. Ниже собрана часть эффектных изображений и видео проекта (нажмите, чтобы развернуть на весь экран).
Визуализация космической паутины протяжённостью около 650 миллионов световых лет, построенная симуляцией Lumina. Тонкие нити соответствуют тёмной материи, а тёплые оранжевые и жёлтые оттенки показывают, где газ движется быстрее всего между скоплениями галактик. Источник изображения — popsci.com
Распределение гелия в ранней Вселенной, постепенно принимающего современную форму, по данным симуляции Lumina. Участок космической паутины охватывает около 650 миллионов световых лет. Гелий показан синим там, где он однократно ионизирован (первичная форма) и где он дважды ионизирован (современная форма). Источник изображения — popsci.com
Структура космической паутины в симуляции Lumina. Источник изображения — popsci.com
«С появлением JWST ранняя Вселенная превратилась в захватывающий новый рубеж астрофизики, — отметил ведущий автор исследования Оливер Зир, вычислительный астроном и ITC Fellow в Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian. — Чтобы понять, что именно мы видим в этот телескоп, нам нужно переводить теории в детальные предсказания. После нескольких лет работы, со всеми взлётами и падениями, невероятно приятно видеть результаты симуляции и наблюдать, как наши прогнозы оживают в видео».
Структура космической паутины в симуляции Lumina: золотистые области показывают, где водород перешёл в современную форму в ранней Вселенной. Источник изображения — popsci.com
Lumina — крупнейшая космологическая радиационно-гидродинамическая симуляция из когда-либо созданных. Такие расчёты моделируют, как фундаментальные компоненты Вселенной — тёмная материя, свет и газ — взаимодействуют, формируя звёзды и галактики. Lumina прослеживает, как появились первые галактики и как они преобразили огромные области газа между собой за первые 2 миллиарда лет.
Структура космической паутины в симуляции Lumina: голубые области показывают, где гелий перешёл в современную форму в ранней Вселенной. Источник изображения — popsci.com
Космическая карта, показывающая распределение тёмной материи по всей симуляции Lumina. Источник изображения — popsci.com
«Нам невероятно повезло создавать такие симуляции, как Lumina, — добавил Аарон Смит, доцент физики Техасского университета в Далласе и соавтор исследования. — Впервые мы можем шаг за шагом проследить, как и водород, и гелий переходили в современную форму в столь огромном объёме Вселенной, сохраняя при этом разрешение отдельных галактик и других светящихся объектов, которые и запускают это преобразование».
Полностью ознакомиться с проектом можно на странице Lumina Project.
