Специалисты в области астрономии разработали наиболее обширную и подробную цифровую модель ранней Вселенной, получившую наименование Lumina. Данная модель предоставляет возможность с высокой степенью точности отслеживать первые два миллиарда лет развития космоса и окажет содействие ученым в корректной интерпретации сложных данных, поступающих на Землю с орбитальных телескопов «Джеймс Уэбб» и «Нэнси Роман».

Разработка виртуальной Вселенной была осуществлена международным коллективом исследователей из Центра астрофизики Гарвардского и Смитсоновского университетов, расположенного в Соединенных Штатах Америки. О результатах моделирования сообщается в опубликовали в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society .

Созданная модель охватывает колоссальный космический объем – виртуальный куб с длиной каждой стороны приблизительно 1,5 миллиарда световых лет. Этот показатель более чем в сто раз превышает пространственные границы любых предшествующих научных симуляций. По своим размерам смоделированная область сопоставима с реальными участками глубокого космоса, которые возможно изучать при помощи передовых современных обсерваторий.

В отличие от предыдущих разработок, Lumina представляет собой первую в своем роде радиационно-гидродинамическую симуляцию, охватывающую беспрецедентный масштаб. Данная модель с высокой степенью достоверности демонстрирует взаимодействие обычного газа, темной материи и излучения после Большого взрыва, что привело к постепенному формированию звезд, галактик и сверхмассивных черных дыр.

Впервые суперкомпьютер позволил детально рассчитать сложный процесс вторичной ионизации гелия и водорода, причем выделяемое в результате излучение оказывает непосредственное воздействие на дальнейшую эволюцию виртуальной Вселенной.

Осуществление столь масштабных вычислений стало возможным благодаря использованию более чем 15 тысяч графических ускорителей на суперкомпьютерном кластере Frontier, расположенном в Национальной лаборатории Ок-Ридж в Соединенных Штатах Америки. Разработка виртуального пространства заняла у экспертов несколько лет непрерывной работы и совершенствования программного обеспечения.

Lumina позиционируется как исключительная платформа для проверки новых космологических теорий. Сопоставляя изображения реального космоса с результатами симуляции, ученые смогут оценить адекватность нашего понимания фундаментальных физических законов.

В случае расхождений между наблюдаемыми галактиками и смоделированными структурами потребуется пересмотр теорий, описывающих эволюцию Вселенной после Большого взрыва. На последующих этапах исследований группа планирует использовать модель для детального анализа движения газовых потоков в межгалактическом пространстве и выявления механизмов массового образования первых звезд на ранних стадиях развития Вселенной.