科学家研发宇宙早期模拟模型 详细了解大爆炸之后的宇宙发展史

世间一切都始于138亿年前的一次大的宇宙学 "爆炸"，它使宇宙突然而壮观地出现。不久之后，新生的宇宙急剧冷却并完全变暗。然后，在大爆炸后的几亿年内，宇宙苏醒了，因为引力将物质聚集成第一批恒星和星系。来自这些首批恒星的光线将周围的气体变成了热的、电离的等离子体，这种关键性的转变被称为宇宙再电离，推动宇宙进入我们今天看到的复杂结构。

现在，科学家们可以通过麻省理工学院、哈佛大学和马克斯-普朗克天体物理研究所开发的一个新模拟，即Thesan，详细了解宇宙在这个关键时期是如何展开的。Thesan以伊特鲁里亚的黎明女神命名，旨在模拟"宇宙的黎明"，特别是宇宙再电离，这个时期的重建一直具有挑战性，因为它涉及极其复杂、混乱的相互作用，包括重力、气体和辐射之间的相互作用。

Thesan模拟以最高的细节和最大的体积解决了这些相互作用，它将一个现实的星系形成模型与一个追踪光与气体相互作用的新算法，以及一个宇宙尘埃模型结合起来。

Thesan模拟显示，暗物质在宇宙网结构中坍缩，由丝状物连接的团块(光环)组成，气体跟随，坍缩形成星系。这些星系产生电离光子，推动宇宙再电离，在此过程中加热气体。通过Thesan，研究人员可以模拟出一个横跨3亿光年的宇宙立方体。他们将模拟向前运行，追踪这个空间内数十万个星系的首次出现和演变，从大爆炸后40万年左右开始，一直到第一个10亿年。

到目前为止，模拟结果与天文学家对早期宇宙的少数观测结果一致。随着对这一时期的更多观测，例如新发射的詹姆斯-韦伯太空望远镜，Thesan可能有助于将这些观测置于宇宙背景中。就目前而言，模拟开始揭示某些过程，例如光在早期宇宙中能走多远，以及哪些星系负责再电离。Thesan作为通往早期宇宙的一座桥梁，作为即将到来的观测设施理想的模拟对应物，这些设施准备从根本上改变我们对宇宙的理解。

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