Суперкомпьютер Frontier создал детальную симуляцию ранней Вселенной
Симуляция Lumina показала, как первые галактики и чёрные дыры меняли межгалактический газ
Международная команда исследователей представила Lumina — масштабную компьютерную симуляцию ранней Вселенной. Расчёты выполнили на суперкомпьютере Frontier в Ок-Риджской национальной лаборатории США.
Модель охватывает область со стороной 500 мегапарсек — около 1,6 млрд световых лет в современных масштабах. По словам участников проекта, её объём примерно в 100 раз превышает объём предыдущих лучших сопоставимых симуляций. При этом детализация позволяет изучать отдельные формирующиеся галактики.
Lumina начинает отсчёт примерно через 45 млн лет после Большого взрыва и прослеживает развитие космоса на протяжении первых двух миллиардов лет. Она учитывает взаимодействие газа, тёмной материи, звёзд и излучения.
Особое внимание исследователи уделили реионизации — процессам, при которых излучение отрывает электроны от атомов межгалактического газа. В случае водорода основным источником такого излучения стали ранние звёзды и галактики. Последующая реионизация гелия связана прежде всего с более энергичным излучением активных сверхмассивных чёрных дыр.
Отслеживая оба процесса в одной модели, учёные могут исследовать, как менялись температура и состояние газа и как эти изменения влияли на дальнейшую эволюцию космических структур.
Для расчётов задействовали 1884 узла Frontier — более 105 тысяч процессорных ядер и 7536 ускорителей AMD. Симуляция включает 432 млрд расчётных элементов.
Lumina поможет сопоставлять теоретические предсказания с наблюдениями телескопов и изучать связь между первыми галактиками и окружающей их средой. Результаты работы опубликованы в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
