Международная группа исследователей из Центра астрофизики Гарвардского и Смитсоновского университетов в США разработала компьютерную симуляцию Lumina, которая воспроизводит эволюцию газа, темной материи и излучения в ранней Вселенной. Результаты этой работы были опубликованы в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Созданная модель охватывает гигантский космический объем в виде виртуального куба с длиной ребра около 1,5 миллиарда световых лет, что более чем в 100 раз превышает пространственные масштабы любых аналогичных научных симуляций, созданных ранее.
В отличие от предшествующих моделей, Lumina стала первой в истории радиационно-гидродинамической симуляцией столь грандиозного масштаба. Она физически точно воспроизводит взаимодействие обычного газа, темной материи и излучения после Большого взрыва, показывая процесс формирования звезд, галактик и сверхмассивных черных дыр. Кроме того, суперкомпьютер впервые смог детально просчитать сложный процесс вторичной ионизации гелия и водорода, чтобы выделившееся излучение сразу оказывало прямое влияние на дальнейшее развитие всей виртуальной Вселенной.
Для выполнения феноменального объема вычислений исследователи задействовали более 15 тысяч графических процессоров на суперкомпьютере Frontier в Национальной лаборатории Ок-Ридж в США. Создание виртуального космоса потребовало от специалистов несколько лет непрерывной работы и отладки программных алгоритмов. Lumina рассматривается как уникальная платформа для испытания абсолютно новых космологических гипотез, позволяя сравнивать снимки реального космоса с предсказаниями симуляции для проверки правильности понимания законов физики.
Если реальные галактики окажутся не похожи на смоделированные, это потребует пересмотра теорий о развитии Вселенной после Большого взрыва. На следующих этапах работы исследовательская группа планирует использовать модель для детального изучения движения газовых потоков в межгалактическом пространстве и выяснения механизмов массового рождения первых звезд в ранней Вселенной.
