2154
Одне з найбільших космологічних гідродинамічних моделювань довели від дуже раннього Всесвіту до сучасної епохи. Проєкт ASTRID тепер охоплює приблизно 13,5 мільярда років еволюції галактик, газу, темної матерії та чорних дір і дає дослідникам можливість порівнювати один і той самий цифровий Всесвіт із даними телескопів практично на всіх космічних етапах.
Космологічні симуляції потрібні тому, що астрономи бачать Всесвіт лише в окремих часових зрізах. Чим далі об’єкт, тим давнішим ми його бачимо. Телескопи на кшталт «Джеймса Вебба» показують молоді галактики, а локальні огляди — сучасні структури, але без моделі складно перевірити, чи може одна популяція природно перетворитися на іншу.
ASTRID стартує з червоного зміщення z=99 — епохи, коли великі структури ще тільки починали формуватися. У попередніх версіях обчислення зупинялися раніше, але тепер команда довела симуляцію до z=0, тобто до сьогодення. Це дозволяє простежити зростання чорних дір від появи перших «насінин» і паралельно спостерігати формування їхніх галактик-господарів.
Модель включає гравітацію темної матерії, динаміку газу, народження зір, утворення важких елементів, формування та злиття чорних дір і вплив активних ядер на навколишній газ. Без такого зворотного зв’язку змодельовані галактики зазвичай продовжують утворювати занадто багато зір порівняно з реальним Всесвітом.
Особливу увагу дослідники приділяють надмасивним чорним дірам. У симуляції можна бачити, як одна й та сама чорна діра в різні періоди переходить між режимами швидкого поглинання речовини та слабшої активності з джетами. Ці режими по-різному нагрівають газ і впливають на здатність галактики створювати нові зорі.
Великий об’єм симуляції дозволяє одночасно працювати з дуже рідкісними масивними об’єктами й із типовими галактиками. Це важливо для порівняння з реальними оглядами: найяскравіші квазари та найбільші скупчення настільки рідкісні, що в маленькому цифровому Всесвіті їх може просто не бути.
Дані ASTRID використовують для створення штучних спостережень — зображень і каталогів, побудованих так, ніби цифровий Всесвіт знімали реальні телескопи. Такий підхід дозволяє порівнювати модель із «Габблом», «Джеймсом Веббом» та великими оглядами не лише за загальними цифрами, а й за тим, що реально побачив би спостерігач.
Найважливіший результат нового етапу — безперервність. Тепер одну й ту саму модель можна перевіряти і за галактиками космічного світанку, і за сучасними скупченнями. Якщо певний механізм добре пояснює ранні чорні діри, але створює неправильні галактики через 10 мільярдів років, це стає видно в єдиній часовій лінії.
https://phys.org/news/2026-08-astrid-billion-years-black-hole.html
