Χρησιμοποιώντας ένα από τα ισχυρότερα υπολογιστικά συστήματα του κόσμου, ερευνητές προσομοίωσαν τα πρώτα δύο δισεκατομμύρια χρόνια ζωής του Σύμπαντος, από την πύρινη γέννησή του μέχρι τα σκοτάδια πριν από την εμφάνιση των πρώτων άστρων και το υπερθέαμα που έφερε ο σχηματισμός των γαλαξιών.
Το μοντέλο Lumina αναπαριστά τον τρόπο με τον οποίο αλλελεπιδρούν τα βασικά συστατικά του Σύμπαντος – η ύλη, η σκοτεινή ύλη και η ακτινοβολία όπως το φως- κατά τα πρώτα δύο δισεκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Γέννηση,, προσφέροντας στους επιστήμονες ένα νέο εργαλείο για να ελέγξουν τις θεωρίες τους.
Δείτε την παραπάνω εικόνα σε πλήρη ανάλυση 8Κ (αρχείο 94 ΜΒ)
Συγκρίνοντας τις εκτιμήσεις του Lumina με παρατηρήσεις του διαστημικού τηλεσκοπίου James Webb και άλλων τηλεσκοπίων, οι αστρονόμοι μπορούν να ελέγξουν κατά πόσον η κατανόησή τους για τους νόμους που διέπουν το Σύμπαν παραμένει ορθή, ή αν οι νέες ανακαλύψεις μπορεί να απαιτήσουν αναθεώρηση όσων γνωρίζουμε.
«Με το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb, το νεαρό Σύμπαν έχει εξελιχθεί σε ένα συναρπαστικό νέο πεδίο έρευνας στην αστροφυσική. Για να κατανοήσουμε όσα παρατηρούμε με αυτό το τηλεσκόπιο, πρέπει να μετατρέψουμε τις θεωρίες μας σε λεπτομερείς προβλέψεις. Έπειτα από αρκετά χρόνια δουλειάς, με πολλές επιτυχίες αλλά και δυσκολίες, είναι εξαιρετικά ικανοποιητικό να βλέπουμε τα αποτελέσματα της προσομοίωσης και να παρακολουθούμε τις προβλέψεις μας να ζωντανεύουν σε βίντεο» δήλωσε ο Όλιβερ Ζιρ του Κέντρου Αστροφυσικής Harvard & Smithsonian, επικεφαλής της μελέτης που δημοσιεύεται στο Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Όταν γεννήθηκε στη Μεγάλη Έκρηξη, το Σύμπαν ήταν ένα υπέρθερμο σύννεφο φωτονίων και άλλων υποατομικών σωματιδίων. Το σύννεφο διογκώθηκε και ψύχθηκε γρήγορα, οπότε τα υποατομικά σωματίδια ενώθηκαν για να σχηματίσουν ουδέτερα άτομα υδρογόνου και ήλιου, μια αδιαφανή και ακόμα πυρωμένη ομίχλη.
Περίπου 380.000 χρόνια μετά το Big Bang, το σύννεφο κρύωσε, οπότε το Σύμπαν βυθίστηκε στο σκοτάδι. Θα περνούσαν περίπου 100 εκατομμύρια χρόνια μέχρι το υδρογόνο να συμπυκνωθεί και να ανάψει τα πρώτα άστρα.
Η δημιουργία του Lumina απαίτησε περισσότερους από 15.000 μονάδες επεξεργασίας γραφικών (GPU) στον Frontier, έναν από τους ισχυρότερους υπερυπολογιστές στον κόσμο, ο οποίος βρίσκεται στο Εθνικό Εργαστήριο Όουκ Ριτζ, στο Τενεσί των Ηνωμένων Πολιτειών.
Η υπολογιστική ισχύς του επέτρεψε στους ερευνητές να προσομοιώσουν έναν πρωτοφανή όγκο του πρώιμου Σύμπαντος, διατηρώντας παράλληλα το επίπεδο λεπτομέρειας που απαιτείται για τη μελέτη του σχηματισμού γαλαξιών, άστρων και μαύρων τρυπών.
Η ερευνητική ομάδα σχεδίασε το Lumina ως μια πλατφόρμα για τη δοκιμή νέων ιδεών σχετικά με τον σχηματισμό και την εξέλιξη του Σύμπαντος. Μελλοντικές μελέτες θα αξιοποιήσουν την προσομοίωση για να διερευνήσουν πώς μετακινούνται τα αέρια μεταξύ των γαλαξιών, πώς η ακτινοβολία που προήλθε από τη Μεγάλη Έκρηξη επηρέασε την κοσμική εξέλιξη και πώς αναπτύχθηκαν με την πάροδο του χρόνου περιοχές έντονης αστρογένεσης.
