Ғалымдар Ғаламның алғашқы екі миллиард жылдағы даму тарихын қайта жаңғыртты
Сурет: pixabayАстрономдар Үлкен жарылыстан кейінгі алғашқы екі миллиард жыл ішінде галактикалардың қалай қалыптасқанын және ғарыштағы газдың күйі қалай өзгергенін зерттеуге мүмкіндік беретін компьютерлік модель жасады, деп хабарлайды Zakon.kz.
Зерттеу нәтижелері Monthly Notices of the Royal Astronomical Society ғылыми журналында жарияланды.
Ғалымдар Ғаламның алғашқы даму кезеңін қалай модельдеді?
Массачусетс технологиялық институты (MIT), Гарвард университеті және басқа да ғылыми ұйымдардың мамандарынан құралған халықаралық зерттеушілер тобы Lumina деп аталатын жобаны жүзеге асырды. Бұл – Ғаламның қалыптасуы мен дамуын зерттеуге арналған ең ауқымды космологиялық модельдердің бірі.
Компьютерлік модель Ғаламның алғашқы кезеңдерінде кәдімгі материя, қараңғы материя және сәулеленудің өзара қалай әрекеттескенін көрсетеді.
Lumina ғарыштың шамамен 1,6 миллиард жарық жылына созылатын бөлігін қамтиды. Бұл ғалымдарға орасан зор ғарыштық құрылымдардан бастап, жаңадан пайда болып жатқан жекелеген галактикаларға дейінгі қалыптасу процестерін зерттеуге мүмкіндік береді.
Зерттеушілердің мәліметінше, жаңа модель қамтитын ғарыш кеңістігінің көлемі бұған дейін жасалған осыған ұқсас модельдерден 100 еседен астам үлкен.
Сонымен қатар есептеулерде қараңғы материя бөлшектері мен газ ұяшықтарын қоса алғанда, шамамен 500 миллиард элемент пайдаланылған.
Ғалам қараңғылық дәуірінен қалай шықты?
Жобаның басты мақсаттарының бірі – Ғалам тарихындағы екі маңызды құбылысты, яғни сутегі мен гелийдің қайта иондану процестерін зерттеу.
"Үлкен жарылыстан кейін Ғаламның температурасы өте жоғары болды. Уақыт өте келе ол кеңейіп, біртіндеп салқындай бастады. Соның нәтижесінде бейтарап сутегі пайда болды. Ол сәулеленуді жұтып, жарықтың еркін таралуына кедергі келтірді. Үлкен жарылыстан шамамен 380 мың жыл өткен соң астрономдар "ғарыштық қараңғылық дәуірі" деп атайтын кезең басталды", – делінген зерттеу материалында.
Кейін Ғаламда алғашқы жұлдыздар мен галактикалар қалыптаса бастады. Олардан тараған сәулелер қоршаған ортадағы газдың қасиеттерін біртіндеп өзгертті.
Қайта иондану кезінде алғашқы жұлдыздар мен галактикалардан тараған ультракүлгін сәулелер сутегі атомдарынан электрондарды бөліп шығарды. Соның нәтижесінде жарық ғарыш кеңістігінде әлдеқайда еркін тарала бастады.
Ал гелийдің қайта иондануына энергиясы жоғары сәулелену әсер еткен. Lumina моделіне сәйкес, бұл процесте айналасындағы заттарды белсенді түрде жұтатын аса ірі қара құрдымдар маңызды рөл атқарған.
Ғалымдардың айтуынша, жаңа модель осындай ауқымдағы біртұтас компьютерлік симуляция аясында сутегі мен гелийдің қайта иондану процестерін қатар зерттеуге мүмкіндік береді. Сонымен бірге бұл өзгерістердің Ғаламның кейінгі дамуына тигізген әсерін де анықтауға болады.
Ғалымдарға суперкомпьютер не үшін қажет болды?
Lumina жобасын жүзеге асыру үшін орасан зор есептеу қуаты қажет болған. Есептеулер АҚШ-тың Теннесси штатындағы Ок-Ридж ұлттық зертханасында орналасқан Frontier суперкомпьютерінде жүргізілді.
Есептеу жұмыстарының ең қарқынды кезеңінде 100 мыңнан астам процессор ядросы мен шамамен 15 мың графикалық процессордың қуатына тең ресурстар пайдаланылған.
Осының арқасында зерттеушілер газ бен қараңғы материяның қозғалысын, жұлдыздар мен галактикалардың қалыптасуын, сондай-ақ сәулеленудің ғарыш кеңістігінде орасан зор қашықтықтарға таралуын бір мезгілде модельдей алған.
Жаңа модель ғарышты зерттеуге қалай көмектеседі?
Ғалымдар Lumina жобасының көмегімен Ғаламның алғашқы даму кезеңіне қатысты ғылыми болжамдарды тексеруді жоспарлап отыр.
Ол үшін компьютерлік модель нәтижелері "Джеймс Уэбб" ғарыш телескопынан алынған деректермен және басқа да обсерваториялардың бақылауларымен салыстырылады. Болашақта бұл зерттеулерге Нэнси Грейс Роман ғарыш телескопының мәліметтерін де пайдалану көзделген.
"Нақты бақылау нәтижелерін компьютерлік есептеулермен салыстыру Ғаламның алғашқы даму кезеңі туралы қазіргі ғылыми түсініктердің қаншалықты дұрыс екенін анықтауға көмектеседі. Егер бақылау деректері болжамдармен сәйкес келмесе, бұл ғалымдар әлі түсіндіріп үлгермеген процестердің бар екенін көрсетуі мүмкін", – деп қорытындылады зерттеушілер.
Алдағы уақытта мамандар Lumina моделінің көмегімен галактикалар арасындағы газдың қозғалысын, жұлдыздар қарқынды түзілетін аймақтардың дамуын, сондай-ақ алғашқы галактикалар мен қара құрдымдарға байланысты пайда болуы мүмкін гравитациялық толқын сигналдарын зерттеуді жоспарлап отыр.
Бұған дейін ғалымдар қазан айының соңына қарай Жерде геомагниттік толқулардың жаңа толқыны болуы мүмкін екенін ескертіп, ғарыштық ауа райына қатысты болжам жариялаған болатын.
