Международная группа исследователей представила результаты космологического моделирования ASTRID, охватывающего развитие Вселенной от ранних этапов до современности. Работа должна помочь объяснить данные космического телескопа James Webb, обнаружившего в молодой Вселенной более сформированные галактики и сверхмассивные черные дыры, чем ожидалось. Статья опубликована в журнале The Astrophysical Journal.
Модель ASTRID содержит около 0,33 трлн частиц и описывает участок Вселенной размером 370 Мпк с каждой стороны. Расчет доведен до значения красного смещения z = 0, то есть до настоящего времени. Руководитель работы Ихао Чжоу сообщил, что данные моделирования стали доступны научному сообществу, согласно информации проекта ASTRID.
Симуляция началась при z = 99, в период ранней Вселенной, и позволяет проследить формирование галактик и рост черных дыр на протяжении космической истории. В ASTRID представлены массивные черные дыры с массами от 4 × 104 до 2 × 1011 масс Солнца. Высокое число частиц обеспечивает модели более детальное разрешение по сравнению с рядом других крупных расчетов.
Авторы зафиксировали в модели свыше 3 млн слияний массивных черных дыр. Это дает возможность оценивать условия, в которых могут возникать источники гравитационных волн, доступные будущим обсерваториям. В частности, результаты могут быть полезны для подготовки наблюдений космической антенны LISA, запуск которой запланирован на 2035 год.
Одним из преимуществ ASTRID ученые называют более точное описание движения черных дыр после слияния галактик. Модель учитывает их сближение, орбитальное движение и последующее объединение, сопровождаемое гравитационно-волновым сигналом. Это позволяет уточнять сроки таких событий и характеристики среды, где они происходят.
Исследователи также намерены использовать расчет для изучения происхождения «зародышей» ранних сверхмассивных черных дыр. К возможным кандидатам относятся обнаруженные телескопом James Webb объекты, известные как «малые красные точки». По словам авторов, суперкомпьютерное моделирование помогает сопоставлять теоретические представления с наблюдениями далеких галактик и черных дыр.
