Centar za astrofiziku Harvarda i Smitsonijana: Najdetaljnija simulacija ranog univerzuma

Novi model daje astronomima moćan alat za razumevanje otkrića ostvarenih pomoću svemirskih teleskopa „Džejms Veb“ i „Nensi Roman“.

„Veb“ i „Roman“ otkrivaju najranija poglavlja univerzuma izuzetno detaljno. Da bi pomogli astronomima da razumeju ono što vide, istraživači u Centru za astrofiziku Harvarda i Smitsonijana razvili su „Luminu“, jednu od dosad najvećih i najdetaljnijih simulacija ranog univerzuma.

Preporučujemo

Novi model reprodukuje kakvu su interakciju obična materija, tamna materija i zračenje imali tokom prve dve milijarde godina univerzuma, dajući naučnicima moćan novi alat za testiranje teorija o tome kako je kosmos evoluirao nakon Velikog praska.

Upoređujući opservacije „Veba“, „Romana“ i drugih teleskopa sa predviđanjima „Lumine“, astronomi mogu da utvrde da li njihovo razumevanje zakona koji upravljaju univerzumom ostaje tačno ili će nova otkrića zahtevati preispitivanje postojećih teorija.

Astronomi vekovima posmatraju noćno nebo i razvijaju sve sofisticiranije modele kako bi objasnili formiranje zvezda, galaksija i drugih kosmičkih struktura. Danas superkompjuterske simulacije omogućavaju istraživačima da teorije pretvore u detaljna predviđanja. Kad se opservacije podudaraju sa tim predviđanjima, poverenje u postojeće teorije raste. Kad ne bude tako, naučnici dobijaju prilike da otkriju nove uvide u način funkcionisanja univerzuma.

„Sa ‘Vebom’, rani univerzum je postao uzbudljivo novo granično područje astrofizike“, kažu naučnici. „Da bismo razumeli ono što vidimo pomoću ovog teleskopa, moramo prevesti naše teorije u detaljna predviđanja. Nakon nekoliko godina rada, uz mnogo uspona i padova, veliko je zadovoljstvo videti rezultate simulacije i kako naša predviđanja oživljavaju u video snimku“.

„Lumina“ predstavlja najveću kosmološku simulaciju interakcije zračenja i materije. Ovaj tip simulacije modelira kako osnovni sastojci univerzuma, uključujući gas, tamnu materiju i svetlost, međusobno deluju formirajući zvezde i galaksije. „Lumina“ prati prve dve milijarde godina kosmičke istorije, kako su se pojavile najranije galaksije i transformisale ogromne regione gasa između sebe.

Simulacija pokriva više od 100 puta veći prostor u odnosu na prethodne uporedive modele. Takođe je prva koja beleži rejonizaciju helijuma u trenutku kad se desila omogućavajući da njeni efekti odmah utiču na evoluirajući univerzum u modelu. Simulacija obuhvata region ekvivalentan kocki čija je svaka strana dugačka otprilike 1,5 milijardi svetlosnih godina, što je uporedivo sa razmerama koje astronomi mogu da posmatraju pomoću današnjih najmoćnijih teleskopa.

„Prvi put možemo pratiti kako se vodonik i helijum menjaju u svoj moderni oblik u tako ogromnoj zapremini univerzuma, dok istovremeno vidimo galaksije i druge svetleće objekte koji pokreću tu transformaciju“, kažu autori.

Stvaranje „Lumine“ zahtevalo je više od 15.000 grafičkih procesorskih jedinica koje rade na Frontiru, jednom od najbržih superkompjutera na svetu, koji se nalazi u Nacionalnoj laboratoriji Okridž u Tenesiju. Njegova ogromna računarska snaga omogućila je istraživačima da modeliraju izvanrednu zapreminu ranog univerzuma, uz očuvanje nivoa detalja potrebnog za proučavanje formiranja galaksija, zvezda i crnih rupa.

Istraživački tim je dizajnirao „Luminu“ kao platformu za testiranje novih ideja o formiranju i evoluciji univerzuma. Buduće studije će koristiti ovu simulaciju za istraživanje kako se gasovi kreću između galaksija, kako je zračenje od Velikog praska oblikovalo kosmičku evoluciju i kako su se regioni intenzivnog formiranja zvezda razvijali tokom vremena.

(Telegraf Nauka/EurekAlert)