Имало е време, когато нашата Вселена е била непрозрачно, лишено от светлина море от бълбукащ газ. Но когато е навършила милиард години, всичко се променило. Радиацията от първите звезди и галактики предизвикали драматични промени, позволявайки на светлината да се лее свободно. Новата симулация, наречена Тезан (Thesan) в чест на етруската богиня на зората, е позволила на учените да изследват Тъмните векове на Вселената.
Статията на изследователите е публикувана в списанието Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, а накратко за изследването разказва Science Alert.
Периодът между 50 милиона и 1 милиард години след Големия взрив се нарича Космическа зора. Това е времето, когато Вселената, каквато я познаваме днес, току-що е започнала да се събира от първичната плазма. Преди да се появят първите звезди, тя е била изпълнена с гореща, мъглива мъгла от йонизиран газ.
Веднага след като Вселената се е охладила достатъчно, протоните и електроните са започнали да се сливат в неутрални (без електрически заряд) водородни атоми. Първите звезди и галактики са започнали да се образуват около 150 милиона години след Големия взрив. Тяхната ултравиолетова светлина постепенно повторно е йонизирала неутралния водород (придала му е електрически заряд). Така целият спектър от електромагнитно лъчение можел свободно да се разпространява във Вселената. Този период се нарича Епоха на рейонизацията и почти напълно е приключил милиард години след Големия взрив.
„Можем да използваме основните уравнения на физиката и теоретичните концепции, за да моделираме случилото се в ранната Вселена“, каза астрофизикът Раул Канан от Харвард-Смитсъновия център за астрофизика (САЩ).
В Thesan е вграден нов алгоритъм за възпроизвеждане на това как светлината взаимодейства с околния газ и го рейонизира. Тези процеси са много сложни и изискват огромна изчислителна мощност. Според авторите симулацията предоставя "безпрецедентен" поглед върху това как са се образували ранните галактики и са взаимодействали с газа от ранната вселена. Тя показва постепенните промени с проникването на светлината през Вселената.
„Това прилича малко на водата във формичките за лед, когато ги поставите във фризера. След известно време тя започва да замръзва около ръбовете и след това ледът бавно се разпространява. Същата ситуация е била в ранната Вселена - това беше неутрално тъмно пространство, което станало светло и йонизирано, когато светлината е започнала да излиза от първите галактики“, каза физикът Арън Смит от Института по астрофизика и космически изследвания към Масачузетския технологичен институт (САЩ).
Няма да се наложи да чакаме дълго, за да разберем колко точна е симулацията. Космическият телескоп „Джеймс Уеб“ трябва да започне научна работа след няколко месеца и е проектиран отчасти да погледне към миналото, около 300 000 години след Големия взрив, когато рейонизацията е била в разгара си.
„Или нашата симулация е в съответствие с това, което телескопът ще види, което ще потвърди нашата картина на Вселената, или несъответствията ще покажат, че нашето разбиране за ранната Вселена е невярно“, казва физикът Марк Фогелсбергер от Масачузетския технологичен институт.
ВИЖТЕ ОЩЕ: Млечният път е по-древен, отколкото смятаха учените
