Новая симуляция Массачусетского технологического института раскрывает важную информацию о рождении Вселенной

Спонтанное порождение реальности беспорядочно.

Большой взрыв, например, высвободил всю энергию и материю Вселенной в одно мгновение, а затем разбросал их во всех направлениях со скоростью света, когда температура во всей растущей Вселенной превысила 1000 триллионов градусов по Цельсию в первую наносекунду существования времени. Следующие сотни миллионов лет, в течение которых Вселенная остыла до такой степени, что могли существовать частицы помимо кварков и фотонов, — когда появились настоящие атомы, такие как водород и гелий, — известны как темные века за счет звезд, которых еще не существует. обеспечить свет.

В конце концов, однако, огромные облака элементарных газов сдавили себя настолько, что воспламенились, осветив ранее темную вселенную и возглавив процесс Вот почему Вселенная — это не просто скопление атомов водорода и гелия. Фактический процесс того, как свет от этих новых звезд взаимодействует с окружающими газовыми облаками с образованием ионизированной плазмы, которая генерирует более тяжелые элементы, до конца не изучен, но группа ученых что их математическая модель этой неспокойной эпохи является самой крупной и детальной из когда-либо разработанных.

То Симулятор, названный в честь Богиня Рассвета, имитирующая период космической реионизации, глядя на взаимодействие между газами, гравитацией и излучением на площади 100 миллионов кубических световых лет. Исследователи могут взглянуть на синтетическую временную шкалу от 400 000 лет до миллиарда лет после Большого взрыва, чтобы увидеть, как изменение различных переменных в модели влияет на полученные результаты.

«Тесан действует как мост к ранней Вселенной», — сказал Аарон Смит, научный сотрудник НАСА по Эйнштейну из Института астрофизики и космических исследований Кавли Массачусетского технологического института. . «Его цель — служить идеальным симулированным аналогом для будущих средств наблюдения, которые способны коренным образом изменить наше понимание Вселенной».

Он отличается большей детализацией и большей величиной, чем любая предыдущая симуляция, благодаря новому алгоритму, который отслеживает взаимодействие света с газом, что соответствует образованию отдельной галактики и моделирует поведение космической пыли.

Рахул Кэнан из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики, который сотрудничал с Массачусетским технологическим институтом и Институтом астрофизики Макса Планка в этом проекте, сказал: новости Массачусетского технологического института. «Таким образом, мы автоматически следим за процессом реионизации по мере его возникновения».

Запуск этой симуляции Суперкомпьютер в Гархинге, Германия. 60 000 вычислительных ядер эквивалентны 30 миллионам часов ЦП, которые работают параллельно, чтобы свести к минимуму те цифры, которые нужны Тесану. Команда уже увидела удивительные результаты эксперимента.

«Тесан обнаружил, что свет не распространяется на большие расстояния в ранней Вселенной, — сказал Кэннан. «На самом деле это расстояние очень мало, и оно становится большим только в конце реионизации, увеличившись в 10 раз всего за несколько сотен миллионов лет».

То есть свет в конце периода реионизации прошел дальше, чем предполагали исследователи. Они также отмечают, что тип и масса галактики могут влиять на процесс реионизации, хотя команда Тесана поспешила указать, что для подтверждения этой гипотезы необходима поддержка реальных наблюдений.