Международная группа исследователей представила цифровую симуляцию Lumina, созданную для детального воспроизведения первых двух миллиардов лет эволюции космоса. Новый вычислительный проект превзошел по своему физическому охвату прежние аналоги более чем в сто раз. Результаты масштабного научного труда вышли в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Об этом сообщило издание Der Spiegel.

Разработанная система наглядно показала механику взаимодействия межзвездного газа, невидимой темной материи и световых потоков, а также определила ключевые этапы появления первых звезд. Астрофизики установили, что приблизительно через 400 тысяч лет после Большого взрыва космическое пространство достаточно остыло для формирования водорода и гелия, благодаря чему свет смог свободно распространяться. Этот реликтовый световой импульс ученые продолжают регистрировать современными радиоинструментами.

Колебания плотности привели к образованию плотных зон темной материи, на которую приходится около 80% совокупной массы космоса. Скопления легких газов начали активно притягиваться к этим сгусткам, что запустило рождение первых светил и молодых звездных скоплений. Мощные выбросы энергии от новорожденных светил одновременно нагревали нейтральный газ вокруг и частично замедляли появление новых структур.

Астрономы дали этому периоду название эпохи реионизации, когда излучение отделяло электроны от атомов газа. Проект Lumina стал первой рабочей симуляцией, которая одновременно учла ионизацию водорода и гелия, а также оценила прямое влияние этих процессов на формирование крупномасштабной структуры космоса.

Для проведения сложных расчетов специалисты задействовали мощности американского суперкомпьютера Frontier в Oak Ridge National Laboratory, используя свыше 15 тысяч графических процессоров. Ученые рассчитывают применить полученную платформу для отслеживания движения газовых потоков между скоплениями, проверки влияния первоначального излучения и изучения областей активного формирования звезд. Беспрецедентный охват цифровой среды помог смоделировать редкие космические объекты, которые телескопы уже зафиксировали в реальном пространстве, но исследователи до сих пор не могли воспроизвести в виртуальных лабораториях.