Simulasi MIT baru mengungkapkan wawasan penting tentang kelahiran alam semesta

Generasi spontan dari realitas berantakan.

Big Bang, misalnya, melepaskan energi dan materi senilai alam semesta dalam sekejap, lalu mendorongnya menjauh ke segala arah dengan kecepatan cahaya saat suhu di seluruh alam semesta yang sedang tumbuh melebihi 1.000 triliun derajat Celcius dalam nanodetik pertama keberadaan waktu. Ratusan juta tahun berikutnya, di mana alam semesta mendingin ke titik di mana partikel di luar quark dan foton bisa ada—ketika atom sebenarnya seperti hidrogen dan helium muncul—dikenal sebagai zaman kegelapan, dengan mengorbankan bintang-bintang yang belum ada. untuk memberikan cahaya.

Namun, akhirnya, awan gas unsur yang sangat besar menekan diri mereka sendiri cukup untuk menyala, menerangi alam semesta yang sebelumnya gelap dan memimpin sebuah proses. Inilah sebabnya mengapa alam semesta bukan hanya sekumpulan atom hidrogen dan helium. Proses sebenarnya tentang bagaimana cahaya dari bintang-bintang baru itu berinteraksi dengan awan gas di sekitarnya untuk membentuk plasma terionisasi yang menghasilkan unsur-unsur yang lebih berat tidak sepenuhnya dipahami. bahwa model matematika mereka untuk era yang penuh gejolak ini adalah yang terbesar dan paling rinci yang pernah dibuat.

Itu Simulator, dinamai untuk menghormati Dewi Fajar, mensimulasikan periode reionisasi kosmik dengan melihat interaksi antara gas, gravitasi, dan radiasi di area seluas 100 juta tahun cahaya kubik. Para peneliti dapat melihat garis waktu sintetis dari 400.000 tahun hingga satu miliar tahun setelah Big Bang untuk melihat bagaimana perubahan variabel yang berbeda dalam model memengaruhi hasil yang dihasilkan.

“Thesan bertindak sebagai jembatan ke alam semesta awal,” kata Aaron Smith, NASA Einstein Fellow di MIT Kavli Institute for Astrophysics and Space Research. . “Tujuannya adalah untuk menjadi analog simulasi yang ideal untuk fasilitas pengamatan yang akan datang, yang siap mengubah pemahaman kita tentang alam semesta secara mendasar.”

Ini menampilkan detail yang lebih besar dalam magnitudo yang lebih besar daripada simulasi sebelumnya berkat algoritme baru yang melacak interaksi cahaya dengan gas yang cocok dengan pembentukan galaksi terpisah dan memodelkan perilaku debu kosmik.

Rahul Kanan dari Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, yang bermitra dengan Massachusetts Institute of Technology dan Max Planck Institute for Astrophysics dalam proyek tersebut, mengatakan berita MIT. “Dengan cara ini, kami secara otomatis mengikuti proses reionisasi saat mereka muncul.”

Menjalankan simulasi ini adalah Sebuah superkomputer di Garching, Jerman. 60.000 core komputasi setara dengan 30 juta jam CPU yang bekerja secara paralel untuk memenuhi jumlah yang dibutuhkan Thesan. Tim juga telah melihat hasil yang mengejutkan dari percobaan tersebut.

“Thesan menemukan bahwa cahaya tidak menempuh jarak yang jauh di alam semesta awal,” kata Cannan. “Faktanya, jarak ini sangat kecil, dan hanya menjadi besar pada akhir reionisasi, meningkat 10 kali lipat hanya dalam beberapa ratus juta tahun.”

Artinya, cahaya pada akhir periode reionisasi telah melakukan perjalanan lebih jauh dari yang diperkirakan para peneliti sebelumnya. Mereka juga mencatat bahwa jenis dan massa galaksi dapat mempengaruhi proses reionisasi, meskipun tim Thesan dengan cepat menunjukkan bahwa dukungan untuk pengamatan dunia nyata diperlukan sebelum hipotesis ini dapat dikonfirmasi.