Модель эволюции Вселенной

Согласно современной космологии Большой взрыв ознаменовал собой рождение Вселенной и появление вещества, пространства и времени примерно 13,8 миллиарда лет назад.

С тех пор во Вселенной развились доступные наблюдению структуры: миллиарды галактик, в которых газ, пыль, звезды и планеты связаны при помощи гравитации и окружают сверхмассивные черные дыры, лежащие в центрах галактик. Но как эти доступные наблюдению структуры формировались из исходных условий Вселенной?

Для ответа на этот вопрос астрофизики-теоретики проводят космологическое моделирование. Они трансформируют наши знания о физических процессах, формирующих Вселенную, в математические модели, и производят моделирование эволюции Вселенной на отрезках времени продолжительностью до нескольких миллиардов лет при помощи высокопроизводительных компьютеров.

Группа астрофизиков-теоретиков из Мюнхенского университета Людвига-Максимилиана, Германия, под руководством Клауса Долага в настоящее время в рамках проекта Magneticum Pathfinder («Магнитный следопыт») разработали и рассчитали новую, уникальную гидродинамическую модель крупномасштабного распределения материи во Вселенной. В модели отражены три наиболее важные составляющие Вселенной: темная энергия, темная материя и видимая материя.

Ученые включили в свои расчеты большое число различных физических процессов, включая три самых важных для развития наблюдаемой Вселенной процесса: во-первых, конденсацию материи с образованием звезд, во-вторых, дальнейшую эволюцию звезд при разогреве окружающей их материи за счет звездных ветров и взрывов сверхновых и обогащении этой материи за счет тяжелых химических элементов, и в третьих, «возврат» энергии сверхмассивными черными дырами.

Это наиболее полная на сегодняшний день компьютерная модель эволюции Вселенной охватывает область пространства, представляющую собой куб со стороной 12,5 миллиарда световых лет. Такая крупная область Вселенной никогда прежде не моделировалась. Крупномасштабность этой модели позволит сравнить полученные с её помощью расчетные данные с данными, полученными в результате обширных астрономических обзоров, например, проводимых при помощи космических телескопов «Планк» или «Хаббл», говорят ученые.

Этот сеанс компьютерного моделирования проводился учеными в течение двух лет. В настоящее время данные, полученные в результате этих расчетов, доступны для исследователей всего мира.