当前位置:首页>三生万物奖>从黑暗到黎明 宇宙诞生后一段时间是无光不透明的空虚混沌

从黑暗到黎明 宇宙诞生后一段时间是无光不透明的空虚混沌

热帖

曾经有一段时间,我们的宇宙只不过是一片不透明、无的旋转气体海洋。

然而,当宇宙10 亿岁时,一切都发生了变化。来自第一批恒星和星系的辐射造成了巨大的变化,使光线在整个电磁光谱中自由流动。

以伊特鲁里亚黎明女神的名字命名的模型使科学家能够探索宇宙的黑暗时代。这是一个新工具,可以演示“要有光”。它绝对漂亮。

“Thesan 是通往早期宇宙的桥梁。”麻省理工学院 Kavli 天体物理和空间研究所的物理学家 Aaron Smith 说。 “它旨在作为即将到来的观测设施的理想模拟对应物,这些设施有望从根本上改变我们对宇宙的理解。”

我们对宇宙的大部分了解都是从光中学到的(引力波除外,这是一个仍处于起步阶段的天文学领域)。所以,当光以某种方式受到阻碍时,就会产生相当多的问题。看(或者说不看)黑洞,它就是不会发出可探测辐射的天体。

大爆炸后 5000 万到 10 亿年的早期宇宙就是另一个这样的例子。这个时期被称为宇宙黎明,我们今天所知的宇宙刚刚开始从原始等离子体中聚集在一起。在第一颗恒星出现之前,它充满了电离气体的炽热黑暗雾气。光无法在这雾中自由穿行;它只是散射掉了自由电子。

一旦宇宙足够冷却,质子和电子就开始重新组合成中性氢原子。这意味着光最终可以穿越太空。随着第一批恒星和星系开始形成,大约在大爆炸后 1.5 亿年,它们的紫外线逐渐将宇宙中无处不在的中性氢重新电离,使整个电磁辐射光谱自由流动。这是再电离时代。

大爆炸后约 10 亿年,宇宙完全再电离;然而,在这 10 亿年之前,我们用我们目前的仪器看到当时的宇宙图景,这使得关键的宇宙黎明期难以被理解。

“大多数天文学家没有实验室。空间和时间的尺度太大,所以我们做实验的唯一方法就是在计算机上,”哈佛-史密森天体物理中心的天体物理学家 Rahul Kannan 说。

“我们能够利用基本的物理方程和控制理论模型来模拟早期宇宙的演化。”

Thesan 从一个真实的星系形成模型开始,外加一种用于再现光如何与环境气体相互作用和再电离的新算法,以及一个宇宙尘埃模型。

过程和交互非常复杂;为了模拟宇宙中 3 亿光年(从大爆炸后 40 万年到 10 亿年)的一部分,该团队使用了强大的超级计算机 SuperMUC-NG ,使用相当于 3000 万个 CPU 小时来运行 Thesan。

研究人员说,由此产​​生的模拟是迄今为止最详细的再电离时代视图,捕捉到的物理尺度比模拟区域小一百万倍。这为早期星系的形成方式以及与早期宇宙气体的相互作用提供了“前所未有的”视角。随着光开始渗透到宇宙中,它显示出逐渐的变化。

简易视图→https://www.sciencealert.com/images/2022-03/thesan_1024.gif

“这有点像冰块托盘里的水;你把它放在冰箱里时,确实需要时间结冰,但过了一段时间它开始在边缘结冰,然后慢慢地爬进来。这与早期宇宙中的情况相同——它是一个中性、黑暗的宇宙,随着光开始从第一个星系中出现,它变得明亮和电离。”

有趣的是,Thesan 表明最初的光根本不会传播很远。只有在再电离结束时,光才能传播很远的距离。该团队还观察了哪些类型的星系对再电离的影响最大,其中星系质量发挥了重要作用。

我们也不会等待很长时间才能验证模型的正确性。詹姆斯韦伯太空望远镜 (JWST) 将在几个月后开始运行,其部分设计旨在追溯大爆炸后大约 30 万年,当时再电离全面展开。

“这就是有趣的部分,”麻省理工学院的物理学家 Mark Vogelsberger 说。

“要么我们的 Thesan 模拟和模型将与 JWST 的发现一致,这将证实我们的宇宙图景,要么存在重大分歧,表明我们对早期宇宙的理解是错误的。”

无论哪种方式,我们都将了解到关于我们神奇宇宙的神秘诞生和早年的一些非常令人兴奋的事情。

https://www.sciencealert.com/new-simulation-shows-the-universe-s-lights-being-switched-on-at-the-dawn-of-time

本文由奇点天文作者上传并发布,奇点天文仅提供文章投稿展示,文章仅代表作者个人观点,不代表奇点天文立场。

本文由奇点天文作者上传并发布,奇点天文仅提供文章投稿展示,文章仅代表作者个人观点,不代表奇点天文立场。

给TA充能
共{{data.count}}人
人已充能
三生万物奖奇点妙想

《探索太阳系》第三十四章 探寻火星生命

2022-9-4 9:55:22

三生万物奖奇点妙想

认识一下“Earendel”,与我们相距280亿光年的恒星

2022-9-4 9:57:19

32 条回复 A文章作者 M管理员
  1. 神谷熏

    科学的界限就像地平线一样;你越接近它;它挪得越远。

  2. 黑川

    科学家不创造任何东西;而是揭示自然界中现成的隐藏着的真实;艺术家创造真实的类似物。

  3. 一字马汁汁

    无数事实说明;只有把全副身心投入进去;专心致志;精益求精;不畏劳苦;百折不回;才有可能攀登科学高峰。

  4. 萌白酱

    科学还不只在智慧训练上是最好的;在首选训练上也是一样。

  5. 路灯缥缈

    你们在想要攀登到科学顶峰之前;务必把科学的初步知识研究透彻。还没有充分领会前面的东西时;就决不要动手搞往后的事情。

  6. 洁净笑银耳汤

    科学的进步取决于科学家的劳动和他们的发明的价值。

  7. 含糊扯小甜瓜

    科学的探讨与研究;其本身就含有至美;其本身给人的愉快就是报酬;所以我在我的工作里面寻得了快乐。

  8. 单纯有乌冬面

    热爱实践而又不讲求科学的人;就好象一个水手进了一只没有舵或罗盘的船;他从来不肯定他往哪里走。

  9. 文静笑西装

    热爱实践而又不讲求科学的人;就好象一个水手进了一只没有舵或罗盘的船;他从来不肯定他往哪里走。

  10. 鼠标拼搏

    我之所以能在科学上成功;最重要的一点就是对科学的热爱;坚持长期探索。

  11. 斯文就水壶

    科学决不是也永远不会是一本写完了的书。每一项重大成就都会带来新的问题。任何一个发展随着时间的推移都会出现新的严重的困难。

  12. 白开水飞快

    无论鸟的翅膀是多么完美;如果不凭借着空气;它是永远不会飞翔高空的。事实就是科学家的空气。

  13. 滑板多情

    科学的惟一目的是减轻人类生存的苦难;科学家应为大多数人着想。

  14. 云朵发嗲

    正像新生的婴儿一样;科学的真理必将在斗争中不断发展;广泛传播;无往而不胜。

  15. 苹果等于乌龟

    科学是一种强大的智慧的力量;它致力于破除禁锢着我的神秘的桎梏。

个人中心
购物车
优惠劵
今日签到
有新私信 私信列表
搜索