15 000 видеокарт помогли смоделировать первые 2 млрд лет Вселенной
Модель позволяет проследить, как формировались первые галактики и менялись свойства космического газа, а затем сопоставить расчеты с наблюдениями телескопа «Джеймс Уэбб».
Администратор
Одна из особенностей Lumina — моделирование повторной ионизации гелия. В ходе этого процесса атомы гелия теряли электроны под действием излучения, а газ менял свои физические свойства. Такие изменения влияли на дальнейшее развитие космоса. Lumina позволяет проследить этот процесс в огромной области пространства и одновременно учитывать его последствия для эволюции модели.
«Впервые мы можем проследить, как водород и гелий приобрели современное состояние в столь огромной области Вселенной, одновременно различая галактики и другие яркие объекты, которые вызвали эти изменения», — отмечает соавтор исследования Аарон Смит, доцент физики Техасского университета в Далласе.
Ранее ученым приходилось выбирать между масштабом модели и детализацией. Симуляции, охватывающие большие объемы космоса, не всегда позволяли достаточно подробно рассмотреть отдельные галактики. Более детальные расчеты, напротив, ограничивались сравнительно небольшими областями. Lumina призвана совместить оба подхода.
Для расчетов понадобился суперкомпьютерСоздание модели потребовало вычислительных мощностей суперкомпьютера Frontier в Национальной лаборатории Оук-Ридж в США. В расчетах участвовали более 15 000 графических процессоров. Они помогли одновременно моделировать движение газа, действие гравитации и распространение излучения на протяжении первых двух миллиардов лет космической истории.
Подобные симуляции нужны не только для визуализации космоса. Ученые сравнивают результаты расчетов с данными телескопов. Если наблюдения совпадают с прогнозами, это поддерживает существующие теории. Если обнаруживаются расхождения, они могут указывать на процессы, которые пока не удается объяснить.
В дальнейшем исследователи планируют использовать Lumina, чтобы изучать движение газа между галактиками, влияние излучения на развитие космоса и условия, в которых возникали области интенсивного звездообразования. Модель также поможет проверить, насколько хорошо современные представления о физических законах описывают формирование первых космических структур.
Суперкомпьютер смоделировал Вселенную с 13,4 трлн частиц темной материи
Телескоп «Джеймс Уэбб» показал, как в облаках рождаются молодые звезды
Подписывайтесь и читайте «Науку» в MAX
