Со векови, астрономите го набљудуваат ноќното небо и развиваат сè пософистицирани модели за да објаснат како настануваат ѕвездите, галаксиите и другите космички структури. Денес, суперкомпјутерските симулации им овозможуваат на истражувачите да ги претворат тие теории во детални предвидувања. Кога набљудувањата се совпаѓаат со тие предвидувања, довербата во постоечките теории расте. Кога тоа не е случај, научниците добиваат можност да дојдат до нови сознанија за тоа како функционира вселената.
Во обид да откријат како изгледал универзумот во првите милијарди години по Големата експлозија, научниците од Центарот за астрофизика Харвард – Смитсонијан ја создадоа Лумина (Lumina) – една од најголемите и најдеталните космолошки симулации досега. Нејзината цел е да им помогне на астрономите подобро да ги разберат набљудувањата на вселенскиот телескоп Џејмс Веб и идните откритија на телескопот Ненси Грејс Роман.
Симулацијата опфаќа првите две милијарди години од космичката историја, следејќи ги заемните влијанија на обичната материја, темната материја и зрачењето. Таа им овозможува на истражувачите да проучуваат како се појавувале првите галаксии, како се менувал гасот во просторот меѓу нив и како зрачењето влијаело врз развојот на космичките структури.
Приказ на космичката мрежа со опсег од околу 650 милиони светлосни години, добиен преку симулацијата Лумина. Тенките нишки ја претставуваат темната материја, додека топлите портокалови и жолти тонови ги истакнуваат местата каде што гасот се движи најбрзо помеѓу галактичките јата. Слика: Оливер Цир, Центар за астрофизика / Харвард и Смитсонијан
Создавањето на Лумина барало огромна пресметковна моќ. Симулацијата била извршена на суперкомпјутерот Фронтиер во Националната лабораторија Оук Риџ во Тенеси (САД), користејќи повеќе од 15 илјади графички процесорски единици. Благодарение на тоа, научниците можеле да опфатат непоимливо огромен дел од раната вселена, притоа задржувајќи го нивото на детали потребно за проучување на формирањето на галаксии, ѕвезди и црни дупки
Истражувачкиот тим ја дизајнираше Лумина како платформа за тестирање нови идеи за формирањето и еволуцијата на вселената. Идните истражувања ќе ја користат оваа симулација за да испитаат како гасовите се движат помеѓу галаксиите, како зрачењето од Големата експлозија ја обликувало космичката еволуција и како регионите со интензивно создавање ѕвезди се развивале низ времето.
Едно од најважните достигнувања е моделирањето на рејонизацијата на водородот и хелиумот – процеси во кои зрачењето од ѕвездите и активните галактички јадра ги јонизирало атомите во гасот што го исполнувал меѓугалактичкиот простор. Овие промени биле клучни за обликувањето на универзумот каков што го познаваме денес.
Симулациските проекции и предвидувања од Лумина ќе се користат за споредба со реалните набљудувања на вселенските телескопи JWST и NGR, овозможувајќи проверка на постојните космолошки теории. Доколку набљудуваните галаксии и зрачењето не се совпаѓаат со симулацијата, разликите би можеле да укажат на процеси што сè уште не ги разбираме доволно.
Резултатите од истражувањето се објавени во списанието Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.