Известно, что за первые несколько наносекунд с момента Большого Взрыва во Вселенной возникло огромное количество материи и энергии. Эта образовавшаяся материя, разогретая до тысяч триллионов градусов, стала разлетаться от места взрыва во все стороны практически со скоростью света. И за следующие несколько сотен миллионов лет температура во Вселенной снизилась настолько, что стало возможным образование элементарных частиц, а не только существование кварков и фотонов света. Именно в это время начали образовываться атомы водорода и гелия, этот процесс поглотил практически все фотоны света и наступили так называемые "темные века", ведь звезд, освещающих пространство Вселенной, еще не существовало.
В конечном счете, обширные облака космических газов обрели плотность, достаточную для "самовозгорания" термоядерных реакций, благодаря чему космос пронизали первые лучи света и начался период так называемой переионизации. Именно благодаря процессу переионизации во Вселенной появились первые более тяжелые элементы, образовавшиеся в недрах облаков ионизированной плазмы, которая, в свою очередь, образовалась под воздействием света от первых звезд.
Вполне естественно, что этот бурный период существования Вселенной является предметом повышенного интереса со стороны ученых, но, к сожалению, исследовать его путем астрономических наблюдений очень и очень сложно, поэтому здесь на выручку приходит математическое моделирование. И недавно исследователи из Массачусетского технологического института (Massachusetts Institute of Technology, MIT) закончили расчеты новой модели, которая является самой большой и самой подробной подобной моделью на сегодняшний день.
Модель Thesan, названная в честь этрусской богини рассвета, охватывает весь период переионизации, принимая в учет процессы взаимодействия между различными видами газов, воздействия сил гравитации и различных видов излучений. Объем моделируемого пространства составляет 100 миллионов кубических световых лет, а временные рамки моделирования начинаются с точки 400 тысяч лет и заканчиваются точкой в 1 миллиард лет после момента Большого Взрыва.
Кроме всего прочего модель Thesan имеет большую разрешающую способность, чем другие модели, благодаря использованию нового алгоритма, отслеживающего взаимодействия света с космическим газом, поведение облаков космической пыли и процессов возникновения первых отдельных галактик.
Расчеты модели Thesan были проведены при помощи суперкомпьютера SuperMUC-NG в Гархинге (Германия). 60 тысяч вычислительных ядер этой системы отработали в общей суме 30 миллионов часов и произвели все необходимые расчеты, в результатах которых ученые уже нашли некоторые удивительные вещи.
"Моделирование Thesan показало, что свет не мог распространяться на большие расстояния в ранней Вселенной" - пишут исследователи, - "В самом начале процесса переионизации это расстояние было крайне мало, и за последующие несколько сотен миллионов лет расстояние распространения света увеличилось в 10 раз".
Таким образом ученые выяснили, что свет в конце эры переионизации мог распространяться на большие расстояния, чем это было принято считать ранее. Также было отмечено, что на ход процесса переионизации начали оказывать огромное влияние первые возникшие галактики различной массы и типа. Кстати, эта последняя гипотеза может быть подтверждена путем реальных астрономических наблюдений и этим ученые планируют заняться в ближайшем времени.