世間一切都始于138億年前的一次大的宇宙學(xué) "爆炸"，它使宇宙突然而壯觀地出現(xiàn)。不久之后，新生的宇宙急劇冷卻并完全變暗。然后，在大爆炸后的幾億年內(nèi)，宇宙蘇醒了，因?yàn)橐⑽镔|(zhì)聚集成第一批恒星和星系。來自這些首批恒星的光線將周圍的氣體變成了熱的、電離的等離子體，這種關(guān)鍵性的轉(zhuǎn)變被稱為宇宙再電離，推動(dòng)宇宙進(jìn)入我們今天看到的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。

現(xiàn)在，科學(xué)家們可以通過麻省理工學(xué)院、哈佛大學(xué)和馬克斯-普朗克天體物理研究所開發(fā)的一個(gè)新模擬，即Thesan，詳細(xì)了解宇宙在這個(gè)關(guān)鍵時(shí)期是如何展開的。Thesan以伊特魯里亞的黎明女神命名，旨在模擬"宇宙的黎明"，特別是宇宙再電離，這個(gè)時(shí)期的重建一直具有挑戰(zhàn)性，因?yàn)樗婕皹O其復(fù)雜、混亂的相互作用，包括重力、氣體和輻射之間的相互作用。

Thesan模擬以最高的細(xì)節(jié)和最大的體積解決了這些相互作用，它將一個(gè)現(xiàn)實(shí)的星系形成模型與一個(gè)追蹤光與氣體相互作用的新算法，以及一個(gè)宇宙塵埃模型結(jié)合起來。

Thesan模擬顯示，暗物質(zhì)在宇宙網(wǎng)結(jié)構(gòu)中坍縮，由絲狀物連接的團(tuán)塊(光環(huán))組成，氣體跟隨，坍縮形成星系。這些星系產(chǎn)生電離光子，推動(dòng)宇宙再電離，在此過程中加熱氣體。通過Thesan，研究人員可以模擬出一個(gè)橫跨3億光年的宇宙立方體。他們將模擬向前運(yùn)行，追蹤這個(gè)空間內(nèi)數(shù)十萬個(gè)星系的首次出現(xiàn)和演變，從大爆炸后40萬年左右開始，一直到第一個(gè)10億年。

到目前為止，模擬結(jié)果與天文學(xué)家對(duì)早期宇宙的少數(shù)觀測結(jié)果一致。隨著對(duì)這一時(shí)期的更多觀測，例如新發(fā)射的詹姆斯-韋伯太空望遠(yuǎn)鏡，Thesan可能有助于將這些觀測置于宇宙背景中。就目前而言，模擬開始揭示某些過程，例如光在早期宇宙中能走多遠(yuǎn)，以及哪些星系負(fù)責(zé)再電離。Thesan作為通往早期宇宙的一座橋梁，作為即將到來的觀測設(shè)施理想的模擬對(duì)應(yīng)物，這些設(shè)施準(zhǔn)備從根本上改變我們對(duì)宇宙的理解。

標(biāo)簽： 宇宙早期 模擬模型 科學(xué)家研發(fā) 宇宙發(fā)展史