Lumina проследява как ранната Вселена отново става прозрачна

Нощ на учените 2026 · онлайн

Дигитални ресурси

Всички ресурси
Броеве за четене онлайнСпецброеве за изкуствения интелект и за атома, брой 200 на „Българска наука“ и вестник „Homo Sciens“.Разгледай броевете 17 нови филма за български учениОт Стамен Григоров и бактерията на киселото мляко до генетика Дончо Костов.Гледай видеата 30 години „Мария Склодовска-Кюри“ на една картаВсички проекти по програмата от 1996 до 2026 г. – и кой с кого работи.Отвори картата Архив от минали НощиФилми, лекции и броеве от Нощите на учените 2019–2023.Към архива

 

Непосредствено след Големия взрив Вселената е била гореща йонизирана плазма. С разширяването си тя изстинала достатъчно, за да могат електроните да се свържат с ядрата и да образуват неутрален водород. Това се случило около 380 000 години след началото и оставило Космоса в период, наричан „тъмните векове“: още нямало звезди, а неутралният газ поглъщал голяма част от високоенергийната светлина.

Нова космологична симулация, наречена Lumina, показва с необичайна комбинация от мащаб и детайл как първите галактики, звезди и активно захранващи се свръхмасивни черни дупки постепенно променили тази среда. Проектът е представен в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society от екип с участници от Харвард, Института „Макс Планк“ по астрофизика, MIT и други институции.

Ключовият процес е реионизацията. Ултравиолетовото излъчване от първите ярки обекти отново отделя електроните от атомите. Когато все по-голяма част от междугалактичния газ се йонизира, фотоните могат да пътуват по-свободно. Lumina проследява едновременно реионизацията на водорода и по-късната реионизация на еднократно йонизирания хелий. Според модела водородната реионизация е задвижвана предимно от звездите в ранните галактики, а хелиевата — от мощното излъчване на активни галактични ядра, тоест растящи свръхмасивни черни дупки.

Симулацията обхваща куб със страна 500 комовинг мегапарсека — приблизително 1,6 милиарда светлинни години в днешна мярка — и използва почти половин трилион резолюционни елемента за газ и тъмна материя. Тя започва при червено отместване z=49, около 45 милиона години след Големия взрив, и достига до z=3, когато Вселената е на приблизително два милиарда години. Изчисленията свързват движението на тъмната материя и газа, образуването на звезди и галактики, химичните промени и разпространението на излъчване в шест честотни диапазона.

За задачата е използван суперкомпютърът Frontier в Националната лаборатория „Оук Ридж“. Официалната страница на проекта посочва 105 504 процесорни ядра и 7 536 графични ускорителя. Това позволява в един модел да се уловят както редките ярки квазари, така и многобройните по-малки галактики, които вероятно са основните източници на фотони за водородната реионизация.

Резултатите подкрепят картина на сравнително късна и неравномерна реионизация. В модела медианната подобласт става напълно йонизирана около z≈5,2, а отделни „острови“ неутрален водород се запазват до z≈4,75. Реионизацията на хелия е почти завършила до z=3. Изчислената оптична дълбочина от томсъново разсейване е в добро съгласие с измерванията на спътника Planck, а температурната история на междугалактичната среда като цяло съответства на наличните наблюдателни ограничения.

Телескопи като „Джеймс Уеб“, бъдещи измервания на 21-сантиметровата линия на водорода и спектрите на далечни квазари дават отделни наблюдателни „кадри“, а Lumina предлага физически свързана история, с която тези кадри могат да се сравняват. Екипът публикува визуализации и подготвя достъп до данни, така че други изследователи да проверяват предсказанията за ранните галактики, йонизираните мехури и останалите неутрални области.

Най-силният тест за Lumina ще бъде сравнението с нови наблюдения. Ценността на проекта е именно в това, че прави проверими предсказания едновременно за огромни космически обеми и за обектите, които ги осветяват.

 

Източници

Живейте по-добре с наука!

  • Развийте критично мислене и изградете защита срещу дезинформация.

  • Придобийте ключови умения за по-добър живот с нашите курсове във формат текст, видео и аудио.

  • Открийте новостите и иновациите в медицината.

  • Само 3 минути дневно са достатъчни, за да трансформирате живота си!

  • Всеки месец ви очаква нов брой с увлекателни статии по биология, космос, технологии, история, медицина и много други.

Изживейте науката навсякъде и по всяко време, като я четете на най-удобното за вас устройство.

 
Годишен абонамент
ВИЖ ПОВЕЧЕ
  • Безкрайно знание - списание, видеа, аудио, книги и т.н.
  • Достъп от всякъде
  • Социална мрежа за знание с хора като вас.

Създадохме платформа, която предлага курсове и ръководства, насочени към решаването на житейски предизвикателства чрез научно обосновани методи. Тя не само подпомага личностното развитие, но и предоставя ценни знания за водене на по-здравословен, успешен и пълноценен живот. Благодарение на научния подход, потребителите ще имат възможност да подобрят своето благосъстояние и да постигнат по-високо качество на живот.

БГ Наука
Powered by  GDPR Cookie Compliance (opens in a new tab)
Правила на поверителност

Използваме „бисквитки“, за да персонализираме съдържанието и рекламите, да предоставяме функции на социални медии и да анализираме трафика си. Също така споделяме информация за начина, по който използвате сайта ни, с партньорските си социални медии, рекламните си партньори и партньори за анализ.

Можете да коригирате всички настройки на „бисквитките“, като отворите разделите вляво.