Simulacija "Lumina" prikazuje nastanak prvih galaksija nakon Velikog praska

Tim istraživača, među kojima su i naučnici s MIT-a, razvio je simulaciju pod nazivom Lumina, koja prati prve dvije milijarde godina razvoja svemira starog 13,8 milijardi godina — razdoblje u kojem su iz „kozmičkog mraka" iznikle prve galaksije i prve zvijezde. Rezultati istraživanja objavljeni su u ponedjeljak 26. oktobra u naučnom časopisu Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Prateći video, objavljen uz studiju, počinje usred takozvanog kozmičkog mrkog doba, oko 45 miliona godina poslije Velikog praska, kada je svemir bio ispunjen neutralnim vodikom koji je zaklanjao svjetlost prvih zvijezda. Prve galaksije, koje su počele sijati oko 380.000 godina nakon Velikog praska, postupno su raspršile tu maglu. Uz pomoć videa istraživači su se približili dijelu simuliranog svemira širine oko 1,6 milijardi svjetlosnih godina kako bi bolje razumjeli kako sastojci svemira stvaraju galaksije, te pratili kako iz plinske aure izranjaju mlade galaksije.

U proračune su uključeni tamna materija, zvijezde, plin i zračenje — svi elementi koji su doprinijeli ponovnom pojavljivanju svjetlosti u svemiru.

Kako je svjetlost probila vodikovu maglu

Lumina prikazuje dva ključna procesa iz mladog doba svemira: rejonizaciju vodika i rejonizaciju helija, što je prvi put da jedna simulacija obuhvata oba. Rejonizacija opisuje kako se međugalaksijski medij, odnosno prostor između galaksija, promijenio od neutralnog vodika do jona. Rejonizacija vodika dogodila se kada je ultraljubičasto zračenje mladih zvijezda i galaksija iz neutralnog vodika izbilo elektrone, čime je svjetlost mogla proći kroz maglu. Helij su razbile supermasivne crne rupe, koje nose ogromnu količinu energije.

„Ovdje se formiraju prve galaksije", izjavio je prvi autor studije Oliver Zier, računarski astrofizičar koji je ranije radio kao postdoktorski istraživač na MIT-u, a sada je na Harvardu. Prema njegovim riječima, u tim galaksijama nastaju prve zvijezde, čije zračenje simulacija prati kroz svemir sve dok ne jonizuje neutralni vodik.

Koautor studije Mark Vogelsberger, profesor fizike na MIT-u, istakao je da se druge simulacije ne mogu toliko približiti detaljima. „Razlika između najmanjih i najvećih razmjera koje simuliramo veća je nego u bilo kojoj drugoj simulaciji", rekao je.

Istraživači navode da bi simulacija s vremenom mogla poslužiti za provjeru teleskopskih posmatranja ranog svemira, posebno onih usmjerenih na istovremeno mapiranje velikog broja galaksija.