Астрофизики из Гарвард-Смитсоновского центра создали одну из крупнейших и наиболее подробных моделей ранней Вселенной. Симуляция под названием «Lumina» поможет учёным интерпретировать данные, которые получают с космических телескопов «Джеймс Уэбб» и «Нэнси Роман».
Модель реконструирует первые два миллиарда лет после Большого взрыва, отслеживая взаимодействие между обычной и тёмной материей, а также излучением. Её виртуальное пространство представляет собой куб со стороной около 1,5 млрд световых лет – это более чем в сто раз превышает объём аналогичных проектов. Такой масштаб сопоставим с областями космоса, которые изучают современные обсерватории.
Ключевое отличие «Lumina» – детальное моделирование реионизации гелия. Это процесс, при котором излучение отрывает электроны от атомов газа. Впервые симуляция такого рода отслеживает это явление и одновременно учитывает его влияние на окружающее пространство. Это позволяет изучать, как связаны между собой формирующиеся галактики, излучение и межгалактический газ.
Для расчётов исследователи задействовали один из самых быстрых в мире суперкомпьютеров – Frontier, который находится в Ок-Риджской национальной лаборатории в Теннесси. В работе использовали более 15 тыс. графических процессоров. Вычислительные мощности позволили смоделировать обширный регион космоса, не жертвуя детализацией, необходимой для изучения отдельных галактик, звёзд и чёрных дыр.
С помощью «Lumina» учёные планируют проверить существующие теории эволюции космоса. Сравнивая прогнозы модели с реальными наблюдениями телескопов, они смогут выявить расхождения. Эти расхождения могут указывать на неизвестные физические процессы или потребовать пересмотра фундаментальных представлений о Вселенной. Исследование опубликовано в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
