Учёные создают подробные компьютерные модели, чтобы восстановить период, когда во Вселенной появились первые звёзды и галактики. Проект MEGATRON возглавляют исследователи Университета Бата в Великобритании при участии специалистов Чикагского университета в США и Института астрофизики Парижа во Франции. Его результаты опубликованы в четырёх исследованиях журнала Open Journal of Astrophysics.
Моделирование начинается с первичного газа, в котором ещё нет тяжёлых элементов и который соответствует условиям вскоре после Большого взрыва. Затем расчёты показывают рождение первых звёзд, распространение их излучения, взрывы сверхновых и передачу созданных элементов следующим поколениям звёзд и галактик. Так учёные изучают происхождение углерода, кислорода, железа и других веществ, необходимых для планет и жизни.
MEGATRON позволяет сопоставить два вида свидетельств о ранней Вселенной. Первый дают наблюдения молодых галактик, выполненные космическим телескопом James Webb (JWST), второй — химические следы, сохранившиеся в древнейших звёздах Млечного Пути и его окрестностей. По составу этих старых объектов исследователи могут судить о свойствах первых звёзд и их роли в обогащении космоса.
В расчётах отслеживается развитие молодой галактики, которая со временем становится системой, сопоставимой по массе с Млечным Путём. Модели одновременно учитывают движение газа, распространение света и изменение содержания различных химических элементов. Это помогает проследить, как сменяющие друг друга поколения звёзд меняют газ внутри галактик и вокруг них на протяжении миллиардов лет.
Результаты показывают, что упрощённые модели способны недооценивать влияние звёздного излучения и сложных химических процессов на окружающий галактики газ. Высокое разрешение позволяет увидеть структуры, которые при менее детальных расчётах остаются незаметными, и точнее подготовить прогнозы для нынешних и будущих наблюдений. «Телескоп James Webb даёт нам прямой взгляд на младенческую Вселенную, а звёздная археология позволяет изучать реликты тех ранних времён в нашей Галактике. MEGATRON создаёт физический мост между ними», — сказал ведущий участник проекта доктор Мартин Рей из физического факультета Университета Бата.
На развитие MEGATRON уже выделено 40 млн процессорных часов национальных суперкомпьютеров Великобритании — это сопоставимо с одновременной работой пяти миллионов ноутбуков в течение года. Дополнительные ресурсы позволят повысить разрешение моделей и включить в них более полный набор физических процессов. Проект стартовал в 2023 году и рассчитан до 2030 года, а следующая серия симуляций должна обеспечить более прямое сравнение расчётов с данными JWST и химическими «ископаемыми» древних звёзд, сообщает ScienceDaily.