Суперкомпьютер смоделировал процесс рождения Млечного Пути в ранней Вселенной

Международная команда астрофизиков представила самую детальную цифровую реконструкцию формирования Млечного Пути в эпоху «космического рассвета» — периода, начавшегося примерно через 100-180 миллионов лет после Большого взрыва, когда во Вселенной зажглись первые звезды. Моделирование выполнено в рамках исследовательского проекта MEGATRON под руководством специалистов из Чикагского университета и Университета Бата. Серия научных статей с первыми результатами вычислений опубликована в издании The Open Journal of Astrophysics.

Для построения модели ученые объединили наблюдательные данные, собранные за первые три года работы космического телескопа «Джеймс Уэбб», с фундаментальными законами физики. Симуляция потребовала трех лет непрерывной работы суперкомпьютеров. Программа отслеживает эволюцию материи на протяжении первых двух миллиардов лет существования галактики, рассчитывая физические процессы на микро- и макроуровнях.

В основу расчетов заложен комплекс взаимосвязанных факторов. Помимо гравитационного притяжения, алгоритм учитывает гидродинамику движения газа, распространение ультрафиолетового излучения, вспышки звездообразования и взрывы сверхновых. Модель воспроизводит то, как жизненный цикл первых поколений звезд непрерывно менял состав межзвездной среды, насыщая первичный водород и гелий более тяжелыми элементами, включая кислород и железо.

Результаты симуляции показывают, что Млечный Путь не формировался как единый изолированный объект. Вместо этого в узлах крупномасштабной космической паутины находились тысячи протогалактических подсистем. Часть из них отличалась активным звездообразованием, другие состояли преимущественно из газовых скоплений либо содержали остатки массивных звезд и черные дыры. В течение сотен миллионов лет гравитационные взаимодействия приводили к их столкновениям и слияниям, что в итоге сформировало привычный спиральный диск.

Проведенная работа выступает физическим связующим звеном между прямыми снимками ранней Вселенной, полученными телескопом «Джеймс Уэбб», и химическим составом древнейших звезд-реликтов, сохранившихся в гало современного Млечного Пути.