|
Как свет впервые распространился по ранней Вселенной
|
|
|
|
Астрономы раскрыли замечательные симуляции ранней Вселенной, наполнявшейся светом, как «мерцающие космические светлячки» около 13 миллиардов лет назад. Созданные экспертами из Массачусетского технологического института и Гарварда симуляции показывают, как космос превращается из места полной тьмы в сияющую, наполненную светом среду. Этот период, известный как эпоха реионизации, был событием, ознаменовавшим конец «темных веков» Вселенной, когда не было ни галактик, ни звезд, ни планет. Новые симуляции были созданы с использованием одного из крупнейших в мире суперкомпьютеров SuperMUC-NG в течение 30 миллионов часов ЦП. Для выполнения тех же симуляций на обычном компьютере потребовалось бы более 3500 лет. Потрясающее видео является частью большого набора симуляций, описанных в серии из трех статей, принятых в Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества, сообщает Daily Mail.
|
|
|
|
Симуляции были названы Thesan в честь этрусской богини утренней зари. «У большинства астрономов нет лабораторий для проведения экспериментов», - сказал Рахул Каннан, астрофизик из Центра астрофизики Гарварда и ведущий автор первой статьи. «Масштабы пространства и времени слишком велики, поэтому мы можем проводить эксперименты только на компьютерах. «Мы можем использовать основные уравнения физики и основные теоретические модели для моделирования того, что происходило в ранней Вселенной. «Тесан следит за тем, как свет этих первых галактик взаимодействует с газом в течение первого миллиарда лет и превращает вселенную из нейтральной в ионизированную. Таким образом, мы автоматически следим за процессом реионизации по мере его развития». Вселенная началась около 13,8 миллиардов лет назад с Большого взрыва - космологического взрыва, который породил Вселенную.
|
|
|
Вскоре после этого младенческая Вселенная резко остыла и полностью погрузилась во тьму, заполненную горячим, плотным, затемняющим туманом ионизированного газа. Массачусетский технологический институт объясняет: «Затем, через пару сотен миллионов лет после Большого взрыва, Вселенная проснулась, когда гравитация собрала материю в первые звезды и галактики. «Свет этих первых звезд превратил окружающий газ в горячую ионизированную плазму - критическое преобразование, известное как космическая реионизация, которое превратило вселенную в сложную структуру, которую мы видим сегодня». По словам команды, в которую также входили астрономы из Института астрофизики Макса Планка в Германии, изображены взаимодействия в ранней Вселенной с более высокой детализацией по сравнению с любой предыдущей симуляцией. Смоделированная видеозапись показывает так называемую «эпоху реионизации», которая произошла около 13 миллиардов лет назад.
|
|
|
|
По сути, реионизация заключалась в том, что нейтральные атомы водорода в космосе превращались в положительно заряженный или ионизированный водород, позволяя свету распространяться по Вселенной. По сути, в эпоху реионизации во Вселенной зажегся свет. Но этот период было сложно реконструировать, поскольку он включает чрезвычайно сложные хаотические взаимодействия, в том числе между гравитацией, газом и излучением. Моделирование команды показывает постепенное изменение Вселенной от полной тьмы к свету. «Это немного похоже на воду в лотках для кубиков льда; когда вы кладете его в морозильник, это требует времени, но через некоторое время он начинает замерзать по краям, а затем медленно заползает внутрь», - сказал Аарон Смит из Института астрофизики и космических исследований им. Кавли при Массачусетском технологическом институте. «Та же ситуация была и в ранней Вселенной - это был нейтральный темный космос, который стал ярким и ионизированным, когда свет начал исходить из первых галактик».
|
|
|
|
|
|
|
|
С Thesan исследователи могут смоделировать кубический объем Вселенной, охватывающий 300 миллионов световых лет в поперечнике. Моделирование было создано для подготовки к наблюдениям с помощью нового космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST) стоимостью 10 миллиардов долларов (7,4 миллиарда фунтов стерлингов). JWST сможет заглянуть во времени дальше - примерно на 13,5 миллиардов лет - чем его предшественники, такие как космический телескоп Хаббла. Новая обсерватория, запущенная в день Рождества, будет исследовать Вселенную в инфракрасном спектре, что позволит ей смотреть сквозь облака газа и пыли, где рождаются звезды. «Многие онлайн-телескопы, такие как JWST, специально предназначены для изучения этой эпохи», - сказал Каннан. «Вот где наши симуляции приходят на помощь; они помогут нам интерпретировать реальные наблюдения того периода и понять, что мы видим».
|
|
|
|
Источник
|
