Siêu mô phỏng hé lộ 2 tỷ năm đầu tiên trong lịch sử vũ trụ
Một nhóm nhà khoa học quốc tế vừa phát triển mô hình mô phỏng khổng lồ mang tên Lumina, tái hiện quá trình hình thành các ngôi sao, thiên hà và hố đen trong 2 tỷ năm đầu tiên của vũ trụ, qua đó giúp giải mã những bí ẩn về thời kỳ sơ khai sau Vụ Nổ Lớn (Big Bang).
Nghiên cứu được công bố trên tạp chí khoa học Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, đánh dấu bước tiến quan trọng trong nỗ lực tìm hiểu quá trình hình thành và phát triển của vũ trụ.
Cấu trúc mạng lưới vũ trụ được tái hiện trong một mô hình mô phỏng mới về thời kỳ sơ khai của vũ trụ. Nguồn: Trung tâm Vật lý thiên văn Harvard & Smithsonian
Mô hình Lumina tái hiện vũ trụ thời kỳ sơ khai và quá trình hình thành, phát triển của các cấu trúc vũ trụ như chúng ta quan sát được ngày nay. Ảnh: Trung tâm Vật lý thiên văn Harvard & Smithsonian
Mô hình Lumina tái hiện một vùng không gian rộng khoảng 1,5 tỷ năm ánh sáng theo mỗi chiều, lớn hơn gấp 100 lần về thể tích so với các mô phỏng tương tự trước đây. Nhờ quy mô này, các nhà khoa học có thể quan sát sự hình thành của từng thiên hà, đồng thời theo dõi cách hàng loạt thiên hà phân bố và phát triển trong không gian.
Để xây dựng mô hình, nhóm nghiên cứu đã mất gần 3 năm, sử dụng hơn 15.000 bộ xử lý đồ họa (GPU) trên siêu máy tính Frontier tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Oak Ridge, bang Tennessee (Mỹ).
Một trong những mục tiêu quan trọng của Lumina là tìm hiểu cách vũ trụ thoát khỏi thời kỳ được gọi là "kỷ nguyên bóng tối". Đây là giai đoạn sau Vụ Nổ Lớn, khi các ngôi sao chưa hình thành và phần lớn không gian chưa có nguồn sáng như ngày nay.
Khi những ngôi sao và hố đen đầu tiên xuất hiện, chúng tạo ra bức xạ mạnh, làm thay đổi trạng thái của khí hydro và heli trong không gian. Quá trình này góp phần giúp ánh sáng truyền đi dễ dàng hơn, mở đường cho sự hình thành và phát triển của các thiên hà.
Theo nhà nghiên cứu, Lumina không chỉ mô phỏng những cấu trúc khổng lồ của vũ trụ mà còn cho phép quan sát chi tiết từng thiên hà riêng lẻ.
Các nhà khoa học kỳ vọng mô hình sẽ hỗ trợ việc phân tích dữ liệu từ Kính viễn vọng Không gian James Webb của NASA. Bằng cách so sánh kết quả mô phỏng với những hình ảnh quan sát thực tế, họ có thể kiểm chứng các giả thuyết hiện có và tìm kiếm những hiện tượng vật lý chưa được giải thích.
Dù có quy mô rất lớn, Lumina vẫn chỉ tái hiện một phần nhỏ của vũ trụ. Tuy nhiên, công trình được đánh giá là bước tiến đáng kể, giúp giới khoa học hiểu rõ hơn về cách vũ trụ chuyển mình từ thời kỳ sơ khai đến khi xuất hiện những ngôi sao và thiên hà đầu tiên.