Компьютерные симуляции воссоздали облик «первозвезд» Вселенной
Первых звезд уже нет, но их «подписи» сохранились. Новая компьютерная модель помогает прочитать эти автографы спустя 13 миллиардов лет.
Дмитрий ПавловАвтор Hi-Tech Mail
Первые звезды давно исчезли, но, похоже, успели оставить после себя нечто вроде космического автографа. Астрономы создали детальные компьютерные модели ранней Вселенной и показали, как события первых миллиардов лет можно связать с тем, что наблюдают современные телескопы. Исследование опубликовано в The Open Journal of Astrophysics.
Проект получил название MEGATRON. Его участники из Университета Бата, Чикагского университета и Института астрофизики Парижа попытались свести воедино две своеобразные «летописи» космоса.
Первая — наблюдения космического телескопа «Джеймс Уэбб» (James Webb Space Telescope), который видит галактики в младенческом возрасте Вселенной. Вторая — химический состав самых древних звезд Млечного Пути и его окрестностей. Такие светила фактически выступают космическими «живыми ископаемыми» вроде наутилусов и латимерий. В их составе могут сохраняться следы процессов, происходивших еще во времена первых поколений звезд.
Сначала был почти чистый газ. Потом звезды устроили революцию
В расчетах ученые начинают с первозданного газа, в котором еще нет тяжелых элементов — только три доли водорода, одна доля гелия-4 и ничтожное количество (0,01%) дейтерия, гелия-3 и лития-6. Затем в виртуальной Вселенной появляются первые звезды. Модель учитывает их излучение, жизнь и гибель, включая взрывы сверхновых, а также распространение синтезированных в ходе термоядерных реакций элементов.
Именно здесь начинается самое увлекательное. Исследователи одновременно отслеживали движение газа, распространение звездного света и изменение химического состава вещества. Такой подход позволяет увидеть не просто рождение звезд, а цепную реакцию: звезда меняет окружающий газ, затем из него формируются следующие поколения светил и галактик.
По расчетам команды, упрощенные модели могли недооценивать влияние звездного излучения и сложных химических процессов на газ вокруг галактик. Более детальные симуляции позволили рассмотреть структуры газа, которые в таких моделях обычно теряются.
Иными словами, космос оказался еще более сложным, чем его компьютерная «черновая версия».
Главная ценность MEGATRON — возможность сопоставлять совершенно разные свидетельства о ранней Вселенной. JWST непосредственно наблюдает древние галактики, тогда как химический состав старых звезд позволяет восстановить события, которые произошли задолго до появления Солнца.
Вычислительная машина MEGATRON продолжает набирать обороты. Проект стартовал в 2023 году и рассчитан до 2030-го. Для следующего поколения симуляций исследователям выделили 40 млн процессорных часов — вычислительный ресурс, сопоставимый с одновременной работой пяти миллионов бюджетных ноутбуков в течение года.
Если расчеты удастся сопоставить с новыми наблюдениями JWST и масштабными обзорами древних звезд, у астрономов появится своеобразный космический детектор: смотреть на первые звезды напрямую необязательно, если их прошлое до сих пор проступает в химическом составе Вселенной.
MEGATRON предоставляет общий физический каркас для интерпретации двух важнейших новых наборов астрономических данных.Мартин Рей координатор научного проекта
Такой подход уже в полной мере используется в исследованиях раннего космоса. Например, на Hi-Tech Mail мы писали о сигналах нейтрального водорода на длине волны 21 см, которые помогают изучать эпоху появления первых звезд и реионизации Вселенной.
Еще один материал посвящен древнейшим звездам Млечного Пути: анализ более 155 тыс. звездных объектов позволил исследователям подтвердить возраст Вселенной с погрешностью всего в 1 миллион лет.
космосВселеннаяПоделиться
