Мащабната симулация Lumina използва над 100 000 процесорни ядра и около 15 000 графични процесора, за да проследи раждането на първите звезди и галактики

Учени от Масачузетския технологичен институт (MIT) и партньорски организации представиха Lumina - мащабна компютърна симулация на първите два милиарда години от развитието на Вселената. Тя проследява как първоначалните неравномерности в разпределението на материята постепенно водят до образуването на звезди и галактики и как тяхното излъчване променя междугалактическия газ. Целта е да се изясни как Вселената излиза от космическите "тъмни векове" - периода преди появата на първите светещи обекти.

Изчисленията са извършени със суперкомпютъра Frontier в Националната лаборатория "Оук Ридж" в САЩ, като в пиковите моменти са използвани над 100 000 процесорни ядра и около 15 000 графични процесора. Моделираният участък е куб със страна приблизително 1,63 милиарда светлинни години и съдържа около 432 милиарда елемента, представящи тъмна материя и газ. Според авторите обхванатият обем е приблизително 100 пъти по-голям от този на предишни симулации за сравними изследвания.

Lumina използва усъвършенствана версия на софтуерния комплекс IllustrisTNG, допълнена с моделиране на разпространението на излъчването. Това позволява едновременно да се проследяват действието на гравитацията, движението на материята, образуването на звезди и йонизацията на междугалактическия газ. Сред основните процеси е повторната йонизация на водорода под въздействието на светлината от младите звезди и галактики. Моделът разглежда и йонизацията на хелия, за която съществена роля имат активните свръхмасивни черни дупки.

Предимството на проекта е, че свързва развитието на отделните галактики с промените в мащабната структура на Вселената. Резултатите ще могат да бъдат съпоставяни с наблюденията на космическия телескоп "Джеймс Уеб" и бъдещия телескоп "Роман", за да се проверяват теориите за ранното звездообразуване. Симулацията обаче не е пряк запис на миналото, а изчисление на вероятната космическа еволюция според физически модели и зададени начални условия. Очаква се тя да стане напълно достъпна за научната общност от 2028 г.