Космічний телескоп Джеймса Вебба (James Webb Space Telescope, JWST) революціонізує наше розуміння раннього Всесвіту. Завдяки більшому головному дзеркалу, ніж у Космічного телескопа імені Габбла, і здатності спостерігати в інфрачервоному діапазоні, JWST дає нам докладний огляд того періоду Всесвіту, коли галактики тільки починали формуватися. Результати виявилися несподіваними, і деякі науковці стверджували, що вони спростовують Великий Вибух. Але, як показує недавнє дослідження, теорія Великого Вибуху все ще не порушена.
Стандартною моделлю Великого Вибуху в космології є модель LCDM. Вона описує Всесвіт, що розширюється під дією темної енергії (у рівняннях її позначають як параметр лямбда) і який заповнений холодною темною матерією (cold dark matter, CDM). Це модель, яка досі найбільше підтверджена даними спостережень. Але одна з речей, яку, здавалося, передбачає LCDM, полягає в тому, що ранні галактики мають бути малими та неправильними. Далі вони розвиваються через зіткнення до більших галактик, які ми бачимо нині. Такі передбачення було отримано з комп’ютерного моделювання раннього Всесвіту.
Перші дані від космічного телескопа Джеймса Вебба, здавалося, суперечили цьому прогнозу. Зокрема, два дослідження із використанням даних від JWST — Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES) і Cosmic Evolution Early Release Science Survey (SEERS) — виявили декілька галактик із червоним зміщенням z більше 10. Ці галактики є одними з найдальших галактик, які коли-небудь спостерігали астрономи. Вони так далеко, що ми бачимо їх у той час, коли Всесвіту було менше 500 мільйонів років. Ці галактики не тільки більші та розвиненіші, ніж очікувалося, але й мають високий темп утворення зір.
Ось тут і втрутилися скептики Великого Вибуху. Вони стверджували, що галактики надто розвинені й надто активні, щоб сформуватися менш ніж за півмільярда років, тому теорія Великого Вибуху є помилковою.
Швидкість утворення зір для спостережуваних галактик із z > 10 порівняно з результатами моделювання. Авторські права на зображення: McCaffrey та ін. Фото з сайту www.universetoday.com.
Але замість того, щоб спростовувати Великий Вибух, ці знахідки показують проблеми моделювання раннього Всесвіту. Ключем до космологічного моделювання є можливість моделювати його дуже детально. Зрозуміло, що ми не можемо змоделювати все, тому моделі зосереджуються на певних масштабах, таких як певний початковий розмір галактик. Що докладнішим буде ваше моделювання, то точнішим воно може бути, але вам знадобиться більше обчислювальної потужності для його виконання.
У нещодавньому дослідженні виконано моделювання високої роздільної здатності під назвою Renaissance, яке науковці виконали на суперкомп’ютері Blue Waters Sustained Petascale Computing в Іллінойському університеті. Комп’ютерна симуляція «Відродження» може моделювати галактики в ранньому Всесвіті в діапазоні від 10 000 сонячних мас до десятків мільйонів сонячних мас. Це одна з найдокладніших симуляцій, можливих на сьогодні.
Наукова група розглянула шість галактик з оглядів JADES і SEERS, які мали червоне зміщення z > 10 і мали добре виміряну швидкість утворення зір. Коли науковці порівняли ці галактики з діапазоном галактик, отриманих під час симуляції «Відродження», вони виявили, що існує сильна схожість. Спостереження JWST підтверджують модель LCDM теорії Великого Вибуху.
Оскільки JWST далі збирає дані, він обов’язково знайде ще більше спостережних сюрпризів. І як показує це дослідження, для перевірки спостережень знадобиться ще більш докладніше моделювання. Так само, як JWST розширює межі космічних спостережень, астрофізикам доведеться розширювати межі комп’ютерного моделювання, щоб не відставати від спостережних даних.
За інф. з сайту www.universetoday.com
