Проект Lumina моделирует первые два миллиарда лет космоса в беспрецедентных масштабах

Учёные из Центра астрофизики, партнёрства между Гарвардским университетом и Институтом Смитсоновского музея, завершили проект Lumina, компьютерную симуляцию ранней Вселенной, охватывающую первые два миллиарда лет после Большого взрыва. Модель покрывает объём, примерно эквивалентный кубу со стороной 1,5 миллиарда световых лет, что делает её больше любой предыдущей симуляции ранней Вселенной, такой как запуск Thesan 2022 года.

Симуляция была выполнена на суперкомпьютере Frontier в Национальной лаборатории Оук-Ридж, используя около 15 000 из 37 000 графических процессоров системы. Она включает данные телескопа Джеймса Уэбба NASA и других обсерваторий для моделирования взаимодействий обычной материи, тёмной материи и излучения в этот период.

"Lumina отслеживает как ионизацию водорода, так и гелия," сказал Зир, исследователь, участвующий в проекте, отмечая, что модель фиксирует эти процессы вместе в самосогласованной системе.

"Впервые мы можем наблюдать, как и водород, и гелий переходят в свою современную форму по такому огромному объёму Вселенной, при этом всё ещё разрешая галактики и другие светящиеся объекты, вызывающие это преобразование," сказал Аарон Смит, доцент физики в Университете Техаса в Даллас и соавтор исследования.

Симуляция направлена на проверку теоретических предсказаний о ранней космосе, включая формирование первых звёзд и галактик и ионизацию водорода и гелия. Первые результаты показывают, что смоделированная Вселенная содержит меньше массивных галактик, чем указывают некоторые наблюдения Джеймса Уэбба, и воспроизводит небольшие красные объекты, которые некоторые исследователи связывают со звёздами, образованными под воздействием чёрных дыр.

Помимо научной полезности, проект Lumina создаёт визуализации, иллюстрирующие распределение температуры газа, металличности, плотности тёмной материи и звёздного света по всему смоделированному объёму, предлагая детальные виды ранних космических структур.