Учёные создали подробную компьютерную модель первых двух миллиардов лет существования Вселенной. Проект получил название Lumina и стал одним из наиболее масштабных исследований раннего космоса. С его помощью специалисты изучают появление первых звёзд и галактик, влияние тёмной материи и воздействие излучения на молодую Вселенную.
Модель разработали исследователи Центра астрофизики Гарвардского университета и Смитсоновского института. Результаты работы опубликованы в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, о чём сообщает сайт SciTechDaily. Полученные расчёты можно сопоставлять с данными космических телескопов имени Джеймса Уэбба и Нэнси Грейс Роман.
Lumina воспроизводит взаимодействие обычного вещества, тёмной материи и излучения в ранней Вселенной. Такая модель позволяет проверить, насколько современные представления объясняют события после Большого взрыва. Если расчёты расходятся с наблюдениями, это может указать на пробелы в существующих физических теориях.
Симуляция охватывает куб пространства, каждая сторона которого составляет примерно 1,5 млрд световых лет. Это более чем в 100 раз больше объёма, исследованного в сопоставимых прежних моделях, при этом расчёты сохраняют возможность рассматривать отдельные галактики, звёзды и чёрные дыры. Особое внимание уделено реионизации — процессу, в ходе которого излучение первых ярких объектов лишало атомы водорода и гелия электронов.
Lumina стала первой моделью такого типа, где реионизация гелия рассчитывается непосредственно в ходе развития Вселенной, а её последствия сразу влияют на другие процессы. Для работы использовали суперкомпьютер Frontier в Национальной лаборатории Оук-Ридж, задействовав более 15 тысяч графических процессоров. В дальнейшем исследователи планируют изучать перемещение газа между галактиками, влияние остаточного излучения Большого взрыва и развитие областей с интенсивным звездообразованием.