科學家研發宇宙早期模擬模型 詳細了解大爆炸之后的宇宙發展史

現在，科學家們可以通過麻省理工學院、哈佛大學和馬克斯-普朗克天體物理研究所開發的一個新模擬，即Thesan，詳細了解宇宙在這個關鍵時期是如何展開的。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，這個時期的重建一直具有挑戰性，因為它涉及極其復雜、混亂的相互作用，包括重力、氣體和輻射之間的相互作用。

Thesan模擬以最高的細節和最大的體積解決了這些相互作用，它將一個現實的星系形成模型與一個追蹤光與氣體相互作用的新算法，以及一個宇宙塵埃模型結合起來。

Thesan模擬顯示，暗物質在宇宙網結構中坍縮，由絲狀物連接的團塊（光環）組成，氣體跟隨，坍縮形成星系。這些星系產生電離光子，推動宇宙再電離，在此過程中加熱氣體。通過Thesan，研究人員可以模擬出一個橫跨3億光年的宇宙立方體。他們將模擬向前運行，追蹤這個空間內數十萬個星系的首次出現和演變，從大爆炸后40萬年左右開始，一直到第一個10億年。

到目前為止，模擬結果與天文學家對早期宇宙的少數觀測結果一致。隨著對這一時期的更多觀測，例如新發射的詹姆斯-韋伯太空望遠鏡，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，以及哪些星系負責再電離。Thesan作為通往早期宇宙的一座橋梁，作為即將到來的觀測設施理想的模擬對應物，這些設施準備從根本上改變我們對宇宙的理解。