Новата симулация на MIT разкрива важни прозрения за раждането на Вселената

Спонтанното генериране на реалността е объркано.

Големият взрив, например, отприщи стойността на енергията и материята на Вселената за миг, след което я отблъсна във всички посоки със скоростта на светлината, тъй като температурите в растящата вселена надхвърлиха 1000 трилиона градуса по Целзий през първата наносекунда от съществуването на времето. Следващите стотици милиони години, през които Вселената се охлади до степен, че частици извън кварките и фотоните могат да съществуват – когато се появиха действителни атоми като водород и хелий – са известни като тъмни векове, за сметка на звезди, които все още не съществуват за осигуряване на светлина.

В крайна сметка обаче огромни облаци от елементарни газове се притиснаха в себе си достатъчно, за да се възпламенят, осветявайки преди това тъмната вселена и водейки процес Ето защо Вселената не е просто цял куп водородни и хелиеви атоми. Действителният процес на това как светлината от тези нови звезди взаимодейства с околните облаци газ, за ​​да образува йонизирана плазма, която генерира по-тежки елементи, не е напълно разбран, но екип от че техният математически модел за тази бурна епоха е най-големият и най-детайлният досега измислен.

В Симулатор, кръстен в чест Богиня на зората, симулираща периода на космическа рейонизация, като разглежда взаимодействията между газовете, гравитацията и радиацията в площ от ​​​​​​​​​​​ Изследователите могат да разгледат синтетична времева линия от 400 000 години до милиард години след Големия взрив, за да видят как промяната на различни променливи в модела влияе върху генерираните резултати.

„Тесан действа като мост към ранната вселена“, каза Арън Смит, сътрудник на НАСА Айнщайн в Института за астрофизика и космически изследвания на Кавли в Масачузетския технологичен институт. . „Целта му е да служи като идеален симулиран аналог за предстоящи съоръжения за наблюдение, което е готово да промени фундаментално нашето разбиране за Вселената.

Той разполага с по-големи детайли в по-голям мащаб от всяка предишна симулация благодарение на нов алгоритъм, който проследява взаимодействието на светлината с газа, което съответства на образуването на отделна галактика и моделира поведението на космическия прах.

Рахул Канан от Центъра за астрофизика Харвард-Смитсониън, който си партнира с Масачузетския технологичен институт и Института по астрофизика Макс Планк по проекта, каза Новини от MIT. „По този начин ние автоматично следваме процеса на рейонизация, когато те възникват.“

Изпълнението на тази симулация е Суперкомпютър в Гархинг, Германия. 60 000 изчислителни ядра се равняват на 30 милиона CPU часа, работещи паралелно, за да смажат числата, от които Thesan се нуждае. Екипът вече е видял и изненадващи резултати от експеримента.

„Тезан откри, че светлината не пътува на големи разстояния в ранната вселена“, каза Канан. „Всъщност това разстояние е много малко и става голямо едва в края на рейонизацията, увеличавайки се с 10 пъти само за няколкостотин милиона години.“

Тоест светлината в края на периода на рейонизация е пътувала по-далеч, отколкото изследователите са смятали преди. Те също така отбелязват, че типът и масата на галактиката могат да повлияят на процеса на рейонизация, въпреки че екипът на Тезан побърза да посочи, че е необходима подкрепа за наблюдения в реалния свят, преди тази хипотеза да бъде потвърдена.