Астрономы разработали серию подробных компьютерных моделей, позволяющих проследить, как первые звёзды изменили молодой Вселенной. Проект MEGATRON объединяет данные о древних галактиках, полученные телескопом James Webb, с химическими следами, сохранившимися в старых звёздах Млечного Пути и его окрестностей. Исследование помогает связать наблюдения далёкого прошлого с «археологией» ближайшего космоса.
В начале существования Вселенной пространство почти полностью состояло из водорода и гелия. Излучение первых звёзд меняло окружающий газ, а взрывы сверхновых разбрасывали элементы, которые позднее вошли в состав новых звёзд, планет и живых организмов. Учёные считают, что для описания этого процесса необходимо одновременно учитывать движение газа, воздействие света и изменение химического состава вещества.
Моделирование начинается с первичного газа, в котором отсутствуют тяжёлые элементы и который соответствует условиям вскоре после Большого взрыва. Затем расчёты воспроизводят появление первых звёзд, их излучение, взрывы и распространение образовавшихся элементов в последующих поколениях звёзд и галактик. Такой подход позволяет сопоставлять результаты вычислений с наблюдениями James Webb и химическими «отпечатками» древних светил.
«Телескоп James Webb даёт нам прямой взгляд на младенческую Вселенную, а звёздная археология позволяет изучать реликты тех ранних эпох в нашем собственном галактическом окружении. MEGATRON создаёт физический мост между ними», — сказал доктор Мартин Рей из Университета Бата. По его словам, углерод, кислород, железо и другие элементы, необходимые для формирования нашего мира и жизни, были созданы звёздами, поэтому происхождение этих веществ невозможно понять без изучения первых поколений светил.
Расчёты отслеживают развитие молодой галактики, которая со временем должна достичь примерно массы Млечного Пути. Модели охватывают миллиарды лет и показывают газовые структуры, способные оставаться незаметными в более простых симуляциях. Из-за этого упрощённые расчёты могут недооценивать влияние излучения и обогащённого вещества на газ вокруг ранних галактик.
Четыре исследования MEGATRON опубликованы в Open Journal of Astrophysics, сообщает SciTechDaily. Для дальнейших работ исследователи Университета Бата получили 40 миллионов процессорных часов на национальных суперкомпьютерах Великобритании, что позволит повысить разрешение моделей и учесть больше физических процессов. «MEGATRON предоставляет общую физическую основу для интерпретации двух наиболее важных новых наборов астрономических данных: наблюдений James Webb за древнейшими галактиками и ископаемой записи, сохранённой в звёздах», — отметил Рей.