Международная группа астрофизиков смоделировала эпоху реионизации — переходного процесса в ранней Вселенной 13 миллиардов лет назад, при котором начали появляться ранние звезды, а пространство заполнилось ионизированным водородом низкой плотности. О результатах исследования, опубликованного в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, кратко рассказывается в пресс-релизе на Phys.org.
Исследователи реконструировали эпоху реионизации с помощью высокоточного компьютерного моделирования, названного Thesan в честь этрусской богини утренней зари. Эпоха реионизация следовала за Темными веками, когда во Вселенной отсутствовали источники яркого излучения, способного ионизировать нейтральные атомы водорода. Сама реионизация включала сложные хаотические взаимодействия между гравитацией, газом и световым излучением, поэтому этот период в жизни Вселенной трудно поддавался моделированию.
Thesan охватывает 300 миллионов световых лет в поперечнике и позволяет визуализировать первое появление и эволюцию сотен тысяч галактик, начиная с возраста Вселенной около 400 тысяч лет после Большого взрыва, в течение первого миллиарда лет. Как показала модель, сначала темная материя образует космическую паутину, состоящую из нитей и самогравитирующих ореолов. Газ, состоящий из видимого (барионного) вещества, начинает притягиваться к сгусткам темной материи, коллапсируя и формируя галактики. Свет от звезды в галактиках вызывает реионизацию, нагревая газ.
Симуляция была создана в рамках подготовки к работе космического телескопа Джеймса Уэбба, который способен наблюдать объекты в ранней Вселенной, около 13,5 миллиарда лет назад. Это позволит проверить, согласуется ли теоретическая модель с фактической картиной. В случае значительных различий ученым придется пересматривать свое понимание процессов в ранней Вселенной.