Nova simulação do MIT revela informações importantes sobre o nascimento do universo

A geração espontânea da realidade é confusa.

O Big Bang, por exemplo, liberou o valor de energia e matéria do universo em um instante, depois o empurrou em todas as direções na velocidade da luz, à medida que as temperaturas em todo o universo em crescimento excederam 1.000 trilhões de graus Celsius no primeiro nanossegundo da existência do tempo. As próximas centenas de milhões de anos, durante os quais o universo esfriou a ponto de poder existir partículas além de quarks e fótons – quando átomos reais como hidrogênio e hélio apareceram – são conhecidos como idade das trevas, às custas de estrelas que ainda não existem. para fornecer luz.

Eventualmente, no entanto, vastas nuvens de gases elementares pressionaram-se o suficiente para inflamar, iluminando o universo anteriormente escuro e liderando um processo É por isso que o universo não é apenas um monte de átomos de hidrogênio e hélio. O processo real de como a luz dessas novas estrelas interage com as nuvens de gás circundantes para formar plasma ionizado que gerou elementos mais pesados ​​não é totalmente compreendido, mas uma equipe de que seu modelo matemático para esta era turbulenta é o maior e mais detalhado já inventado.

O Simulador, nomeado em homenagem Goddess of Dawn, simulando o período de reionização cósmica observando as interações entre gases, gravidade e radiação em uma área de 100 milhões de anos-luz cúbicos. Os pesquisadores podem observar uma linha do tempo sintética de 400.000 anos a um bilhão de anos após o Big Bang para ver como a mudança de diferentes variáveis ​​dentro do modelo afeta os resultados gerados.

“Thesan atua como uma ponte para o universo primitivo”, disse Aaron Smith, bolsista da NASA Einstein no Instituto Kavli de Astrofísica e Pesquisa Espacial do MIT. . “Seu objetivo é servir como um análogo simulado ideal para as próximas instalações de observação, que estão prontas para mudar fundamentalmente nossa compreensão do universo”.

Ele apresenta mais detalhes em maior magnitude do que qualquer simulação anterior, graças a um novo algoritmo que rastreia a interação da luz com o gás que corresponde à formação de uma galáxia separada e modela o comportamento da poeira cósmica.

Rahul Kanan, do Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, que fez parceria com o Massachusetts Institute of Technology e o Max Planck Institute for Astrophysics no projeto, disse notícias do MIT. “Dessa forma, acompanhamos automaticamente o processo de reionização à medida que surgem.”

Executar esta simulação é Um supercomputador em Garching, Alemanha. Os 60.000 núcleos de computação equivalem a 30 milhões de horas de CPU trabalhando em paralelo para processar os números que a Thesan precisa. A equipe também já viu resultados surpreendentes do experimento.

“Thesan descobriu que a luz não viaja grandes distâncias no início do universo”, disse Cannan. “Na verdade, essa distância é muito pequena e só se torna grande no final da reionização, aumentando 10 vezes em apenas algumas centenas de milhões de anos.”

Ou seja, a luz no final do período de reionização viajou mais longe do que os pesquisadores pensavam anteriormente. Eles também observam que o tipo e a massa da galáxia podem influenciar o processo de reionização, embora a equipe de Thesan tenha sido rápida em apontar que era necessário suporte para observações do mundo real antes que essa hipótese pudesse ser confirmada.