Ein Screenshot aus dem Clip der Thesan-Simulation MIT
Wie sind wir entstanden? Wie ist das Universum entstanden? Das sind Fragen, die Astrophysiker seit vielen Jahren grübeln und erforschen.
Nun haben Wissenschaftler des MIT, der Harvard University und des Max-Planck-Instituts für Astrophysik eine detaillierte Ansicht entwickelt, wie das Universum funktioniert. kann sich entfaltet haben nach dem Urknall, laut Presseerklärung von MIT veröffentlicht am Donnerstag.
Sie haben ihre neue Simulation Thesan nach der etruskischen Göttin der Morgenröte benannt und sie soll die kosmische Reionisierungsperiode nachbilden, eine mysteriöse Zeit, die Astrophysiker oft verwirrt hat.
langjährige Fragen
Die Simulation wird verwendet, um langjährige Fragen zu unserem Universum zu beantworten, z. B. wie weit Licht im frühen Universum reisen konnte und welche Galaxien für die Reionisierung verantwortlich waren.
„Thesan fungiert als Brücke zum frühen Universum“, sagte Aaron Smith, NASA Einstein Fellow am Kavli Institute for Astrophysics and Space Research des MITbereit, unser Verständnis des Kosmos grundlegend zu verändern.“
Das Projekt begann mit einem Modell der Galaxienbildung, das die Forscher zuvor entwickelt hatten, genannt Illustris-TNG, das nachweislich die Eigenschaften und Populationen sich entwickelnder Galaxien genau simuliert. Die Teams konzipierten dann einen neuen Code, der veranschaulichen würde, wie das Licht von Galaxien und Sternen mit dem umgebenden Gas interagiert und es reionisiert.
„Thesan verfolgt, wie das Licht dieser ersten Galaxien in den ersten Milliarden Jahren mit dem Gas interagiert und das Universum von neutral zu ionisiert umwandelt“, sagte Rahul Kannan vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. „Auf diese Weise verfolgen wir automatisch den Reionisierungsprozess, während er sich entfaltet.“
Zu guter Letzt hat das Team ein Modell des kosmischen Staubs eingebaut.
Die detaillierteste Ansicht der kosmischen Reionisierung
Das Endergebnis ist eine Simulation, die die detaillierteste Ansicht der kosmischen Reionisation über das größte Raumvolumen aller derzeit existierenden Simulationen liefert. Es gibt heute viele Simulationsmodelle, aber sie modellieren entweder über große Entfernungen mit niedriger Auflösung oderbieten detailliertere Simulationen, die keine großen Volumina umfassen.
„Wir verbinden diese beiden Ansätze: Wir haben sowohl ein großes Volumen als auch eine hohe Auflösung.“ Mark Vogelsberger, Associate Professor of Physics am MIT, schloss.
Die resultierende Videosimulation ist ein faszinierender Clip, der unterhaltsam anzusehen ist, selbst wenn Sie kein Astrophysiker sind, der das vollständig kann. verstehen. Die Studie wird in der Zeitschrift veröffentlicht Monatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society.
Studienzusammenfassung:
Die Sichtbarkeit von Lyman-Alpha emittierenden Galaxien LAEs mit hoher Rotverschiebung stellt wichtige Einschränkungen für Galaxienentstehungsprozesse und die Epoche der Reionisierung EoR dar. Die Vorhersage realistischer und repräsentativer Statistiken zum Vergleich mit Beobachtungen stellt jedoch eine erhebliche Herausforderung in diesem Zusammenhang darvon großvolumigen kosmologischen Simulationen. Das THESAN-Projekt bietet einen einzigartigen Rahmen, um solche Einschränkungen anzugehen, indem es hochmoderne Galaxienentstehungs- IllustrisTNG und Staubmodelle mit dem AREPO-RT-Strahlungs-Magneto-Hydrodynamik-Solver kombiniertStudie präsentieren wir eine Lyman-Alpha-zentrische Analyse für die Flaggschiff-Simulation, die atomare Kühlhöfe in einem 95,5 cMpc auflöst3 Region des Universums. Um numerische Artefakte zu vermeiden, entwickeln wir eine neuartige Methode für den genauen frequenzabhängigen Strahlungstransfer in Gegenwart eines kontinuierlichen Hubble-Flusses, die auch auf breitere astrophysikalische Anwendungen übertragbar ist. Unser skalierbarer Ansatz unterstreicht die Nützlichkeit von LAEs und RotDämpfungsflügelübertragung als Sonden der Reionisierung, die nicht triviale Trends über verschiedene Galaxien, Sichtlinien und Frequenzbänder hinweg aufzeigen, die im Rahmen der Abdeckung von Fraktionen modelliert werden können, tatsächlich nach Berücksichtigung von Umweltfaktoren, die die großräumige Bildung ionisierter Blasen beeinflussen, wie zRotverschiebung und UV-Magnitude hängt die Variation zwischen Galaxien und Sichtlinien hauptsächlich von zufälligen Prozessen ab, einschließlich besonderer Geschwindigkeiten und selbstabgeschirmter Systeme, die unglückliche Strahlen stärker als andere stark beeinflussen.Im gesamten EoR sind lokale und kosmologische optische Tiefen oft größer oder kleiner als Eins, wie zdass das exp − τ Verhalten zu anisotropem und bimodalem t führtRansmissivität.Zukünftige Untersuchungen werden davon profitieren, indem sie sowohl auf seltene helle Objekte als auch LAEs der Goldilocks-Zone abzielen, um auf das Vorhandensein dieser unvorhersehbaren Nachteile zu schließen.