شبیه سازی جدید نشان می دهد که 2 میلیارد سال اول تاریخ کیهان با جزئیات خیره کننده ای انجام می شود

دانشمندان در حال دریافت نمایی جدید از چگونگی پیدایش اولین کهکشان ها هستند. در یک شبیه‌سازی خیره‌کننده جدید، محققان پیامدهای "عصر تاریک" جهان را ترسیم کردند، از جمله ظهور اولین کهکشان‌هایی که حدود 380000 سال پس از انفجار بزرگ شروع به درخشش کردند.

Lumina، برنامه‌ای که در پشت این شبیه‌سازی قرار دارد، 2 میلیارد سال زمان کیهانی را فهرست‌بندی می‌کند و بخش مناسبی از تاریخ 13.8 میلیارد ساله جهان ما را نشان می‌دهد. نتایج روز دوشنبه (26 اکتبر) در مجله Monthly Notices of the Royal Astronomical Society منتشر شد.

مارک ووگلزبرگر (Mark Vogelsberger)، استاد فیزیک در MIT، در بیانیه‌ای گفت: «شبیه‌سازی‌های دیگر نمی‌توانند تا این حد بزرگ‌نمایی کنند». "تفاوت بین کوچکترین و بزرگترین مقیاسی که ما شبیه سازی می کنیم بزرگتر از هر شبیه سازی دیگری است."

ویدئویی که در کنار این مقاله منتشر شده است، آنچه دانشمندان دیده اند را نشان می دهد. این تیم روی منطقه ای به وسعت تقریبا 1.6 میلیارد سال نوری زوم کردند تا درباره چگونگی ایجاد کهکشان ها توسط مواد تشکیل دهنده فضا اطلاعات بیشتری کسب کنند.

این بخش از شبیه‌سازی Lumina دمای گاز را در بخش‌های مختلف کیهان اولیه نشان می‌دهد، با مناطق قرمزتر که خوشه‌های کهکشانی فعال را نشان می‌دهند. (اعتبار تصویر: شبیه سازی لومینا) روشن کردن عصر تاریک کیهانی

در سال های اولیه جهان ما، مهی از اتم های هیدروژن خنثی به تدریج ایجاد شد و نور اولین ستاره ها را مسدود کرد. هیدروژن به عنوان یک "کفن" عمل می کرد و تا زمانی که کهکشان ها شروع به شکل گیری کردند نور را قابل مشاهده نکرد. این دوره باستانی و پوشیده شده به عنوان عصر تاریک کیهانی شناخته می شود.

این ویدئو در اواسط این دوره، تقریبا 45 میلیون سال پس از انفجار بزرگ آغاز می شود. با زوم کردن بر روی بخش کوچکی از جهان شبیه‌سازی شده، به آرامی هاله‌ای گازی را نشان می‌دهد که جای خود را به کهکشان‌های جوانی می‌درخشد که در آن می‌درخشند. در این محاسبات ماده تاریک، ستارگان، گاز و تشعشعات گنجانده شده است که همگی به ظهور مجدد نور کیهانی کمک می کنند.

اولیور زیر، نویسنده اول، محقق سابق فوق دکتری و اخترفیزیکدان محاسباتی در MIT که اکنون در دانشگاه هاروارد است، در این بیانیه گفت: «ما می بینیم که اولین کهکشان ها اینجا شکل می گیرند. و اولین ستاره‌ها در اولین کهکشان‌ها شکل می‌گیرند. آن ستاره‌ها سپس تشعشع ایجاد می‌کنند. سپس شبیه‌سازی آن تابش را ردیابی می‌کند، و ما می‌توانیم بزرگنمایی کنیم تا ببینیم چگونه آن تابش از ستاره‌ها در سراسر جهان حرکت می‌کند تا زمانی که در نقطه‌ای مقداری هیدروژن خنثی را یونیزه کند.»

داستان های مرتبط

جهان ممکن است تریلیون ها سال زودتر از آنچه فکر می کردیم به پایان برسد

یک ذره نادیده گرفته شده از طلوع زمان می تواند توضیح دهد که چرا همه چیز در جهان وجود دارد

تحقیقات جدید نشان می‌دهد که مدل ما از جهان عمیقا ناقص است - مگر اینکه فضا واقعا یک سیال چسبنده باشد.

Lumina قصد دارد دو پدیده کلیدی در تاریخ جهان جوان را به نمایش بگذارد: یونیزاسیون مجدد هیدروژن و یونیزاسیون مجدد هلیوم - اولین مورد برای برنامه ای در نوع خود. یونیزاسیون مجدد توضیح می دهد که چگونه محیط بین کهکشانی، یا ناحیه بین کهکشان ها، از هیدروژن خنثی به یون های دارای بار منفی تبدیل شده است.

زمانی که نور فرابنفش ستارگان و کهکشان‌های جوان به هیدروژن برخورد کرد و الکترون‌های دارای بار منفی را از مولکول‌های هیدروژن زدوده شد - فرآیندی که به نور اجازه می‌داد از میان مه بتابد. یونیزه شدن مجدد هلیم زمانی اتفاق افتاد که سیاهچاله های پرجرم که انرژی زیادی دارند، مولکول های خنثی هلیوم را از هم جدا کردند.

این تیم گفت که این شبیه سازی در نهایت می تواند برای تایید رصدهای تلسکوپ از کیهان اولیه، به ویژه مشاهداتی که بر روی نقشه برداری از بسیاری از کهکشان ها به طور همزمان متمرکز شده اند، استفاده شود.