Astronomen simuleren de geboorte van de eerste sterrenstelsels

Een internationale samenwerking van astronomen heeft de meest gedetailleerde simulatie tot nu toe van de vroege stadia van het universum gecreëerd. De simulatie is te zien in de onderstaande video, waarin het eerste licht zich door de duisternis verspreidt in een periode genaamd tijdperk van reïonisatieongeveer 13 miljard jaar geleden.

Dit is de periode waarin de waterstofatomen ioniseren en licht door het heelal laten voortplanten, en oudste sterrenstelsels gevormd. Deze periode was chaotisch en moeilijk te modelleren, wat de uitdaging was waarmee ik werd geconfronteerd bij het maken van deze Thysan-simulatie, ontwikkeld door wetenschappers van het MIT, de Harvard University en het Max Planck Institute for Astrophysics.

“De meeste astronomen hebben geen laboratoria om experimenten uit te voeren. De schalen van ruimte en tijd zijn erg groot, dus de enige manier waarop we experimenten kunnen doen is met computers”, zegt auteur Rahul Kenan, een astrofysicus aan het Center for Astrophysics van Harvard University . , Bij verklaring. “We zijn in staat om de fundamentele natuurkundige vergelijkingen en de heersende theoretische modellen te gebruiken om te simuleren wat er in het vroege universum is gebeurd.”

Het team heeft de meest gedetailleerde simulatie tot nu toe gemaakt van hoe deze periode eruitzag, met een oppervlakte van 300 miljoen lichtjaar en gedurende de eerste miljard jaar na de oerknal.

Omdat dit zo lang geleden is gebeurd, is het erg moeilijk om bewijs uit deze periode waar te nemen. Nieuwe telescopen zoals de James Webb Space Telescope (JWST) zullen echter sterrenstelsels heel ver kunnen zien – en omdat licht tijd nodig heeft om zulke afstanden af ​​te leggen, is het observeren van deze sterrenstelsels als terugkijken in de tijd. De onderzoekers hopen dat deze nieuwe telescopen data kunnen verzamelen die ze kunnen vergelijken met hun simulatie.

“Veel telescopen die online komen, zoals JWST, zijn speciaal ontworpen om dit tijdperk te bestuderen,” zei Kanaan. “Dit is waar onze simulaties van pas komen; ze zullen ons helpen echte observaties van deze periode te interpreteren en te begrijpen wat we zien.”

De mogelijkheid om echte gegevens te vergelijken met simulaties kan meer over deze periode onthullen. “Dat is het interessante deel”, zegt co-auteur Mark Vogelsberger, universitair hoofddocent natuurkunde aan het MIT. “Ofwel onze Thesan-simulaties komen overeen met wat de JWST vindt, wat ons beeld van het universum zal bevestigen, of er zal aanzienlijke onenigheid zijn die laat zien dat ons begrip van het vroege universum verkeerd is.”

Publiceer het onderzoek in het tijdschrift Maandelijkse mededelingen van de Royal Astronomical Society.

Aanbevelingen van de redactie