Саме ці елементи — вуглець, кисень, залізо та багато інших — згодом увійшли до складу наступних поколінь зірок, планет і, зрештою, живих організмів. MEGATRON дозволяє простежити цей перехід від «чистого» Всесвіту до середовища, збагаченого важкими елементами.

Дві «машини часу» астрономії

У дослідженні наголошується, що нині астрономи мають два ключові джерела інформації про ранній Всесвіт. Перше — це телескоп James Webb (JWST), який здатен безпосередньо спостерігати дуже молоді галактики, світло від яких іде до нас мільярди років.

Друге джерело — це стародавні зорі в околі Чумацького Шляху. Їхній хімічний склад зберігає сліди ще давніших поколінь зірок, що загинули задовго до народження нашої Галактики. Цей підхід часто називають «зоряною археологією».

Проєкт MEGATRON поєднує ці два погляди, створюючи фізичну «місток» між далекими молодими галактиками, які бачить JWST, та хімічними «скам’янілостями» в старих зорях поблизу нас.

Що моделюють суперкомп’ютерні симуляції

Симуляції MEGATRON стартують із первинного газу без важких елементів — подібного до умов незабаром після Великого вибуху. Далі модель крок за кроком відтворює:

• народження перших зірок;
• потужне випромінювання, яке вони випускають;
• вибухи наднових, що завершують їхнє життя;
• розповсюдження новостворених елементів у газі навколо;
• формування наступних поколінь зірок і галактик із вже збагаченого середовища.

Дослідники підкреслюють, що для реалістичного опису раннього Всесвіту потрібно одночасно й детально моделювати і випромінювання зірок, і рух газу, і хімічне збагачення. Спрощені моделі можуть серйозно недооцінювати, наскільки сильно зоряне світло та хімія змінюють газ поблизу молодих галактик.

Еволюція галактики від «дитинства» до маси Чумацького Шляху

У центрі симуляцій MEGATRON — молода галактика, яка з часом має вирости до маси, порівнянної з нашою Галактикою. Моделі відстежують рух газу, інтенсивність зоряного світла та зміну хімічного складу протягом мільярдів років.

Висока роздільна здатність цих розрахунків дозволяє побачити дрібні структури в газі, які грубіші моделі просто «розмивають». Саме ці деталі можуть істотно впливати на те, як поширюється випромінювання та збагачена важкими елементами речовина в околицях ранніх галактик.

Результати вже описані в чотирьох роботах MEGATRON, опублікованих в Open Journal of Astrophysics.

Наступний крок — ще потужніші моделі

Команда планує порівнювати майбутні, ще детальніші симуляції безпосередньо зі спостереженнями JWST і великими оглядами стародавніх зір. Для цього дослідникам з Університету Бат надали 40 мільйонів процесорних годин на національних суперкомп’ютерах Великої Британії.

Завдяки цьому MEGATRON можна буде запустити з ще вищою роздільною здатністю і з урахуванням більш повної фізики процесів у газі та зірках.

Автори підкреслюють, що MEGATRON створює спільну фізичну основу для інтерпретації двох ключових наборів даних сучасної астрономії: спостережень наймолодших галактик з JWST і «зоряного викопного запису» в нашій околиці. Разом вони дозволяють перевіряти конкуруючі моделі перших зірок значно точніше, ніж це було можливим ще кілька років тому.

Суперкомп’ютерні симуляції показали, як перші зорі змінили Всесвіт з’явилася спочатку на Цікавості.

cikavosti.com