新模型揭宇宙發展

國際科研團隊日前發佈消息稱，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了一個新模擬模型，即“塞桑”，詳細了解宇宙在關鍵時期是如何展開的。目前為止，這個模擬與天文學家所持僅有的少數早期宇宙觀測資料都相符。目前包括一批太空望遠鏡在內的天文學儀器，都是為了觀測這個時期的宇宙而建造的，“塞桑”有望在取得這類觀測數據後，進一步揭示更多宇宙演化發展的過程。

世間一切都始於一百三十八億年前的一次大的宇宙學 “爆炸”，它使宇宙突然而壯觀地出現。不久之後，新生的宇宙急劇冷卻並完全變暗。然後，在大爆炸後的幾億年內，宇宙甦醒了，因為引力將物質聚集成第一批恆星和星系。來自這些首批恆星的光線將周圍的氣體變成了熱的、電離的等離子體，這種關鍵性的轉變被稱為宇宙再電離，推動宇宙進入我們今日看到的複雜結構。科研團隊指出，“塞桑”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，因為它涉及極其複雜、混亂的相互作用，包括重力、氣體和輻射之間的相互作用。“塞桑”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。

科研團隊表示，“塞桑”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“塞桑”，科研人員模擬出一個橫跨三億光年的宇宙立方體。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，從大爆炸後四十萬年左右開始，一直到第一個十億年。

到目前為止，國際科研團隊模擬結果與天文學家對早期宇宙的少數觀測結果一致。隨着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，都是專門為研究特定天文現象而設計的，科研人員指出，這是我們模擬的用武之地，它們將幫助我們解釋那個時期的真實觀察結果，並理解我們所看到的，將真實數據與模擬數據進行比較可以揭示更多關於這一時期的信息，“塞桑”可能有助於將這些觀測置於宇宙背景中。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。“塞桑”作為通往早期宇宙的一座橋樑，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。

新 丁