曾经有一段时间，我们的宇宙只不过是不透明，无光的漩涡状气。
然而，到宇宙已经有了十亿年的历史，这一切都改变了。第一批恒星和星系的辐射造成了巨大的变化，使光自由播放在整个电磁频谱上。
一个新的模拟，以伊特鲁里亚女神Dawn女神的名字命名为Thesan，允许科学家探究宇宙的黑暗时代。这是一个新的工具，可详细查看宇宙黎明时如何打开灯的方式。它绝对美丽。
“ Thesan充当通往早期宇宙的桥梁，”物理学家亚伦·史密斯说麻省理工学院的卡夫利天体物理学和太空研究研究所。 “它旨在作为即将到来的观察设施的理想模拟，这些模拟有望从根本上改变我们对宇宙的理解。”
我们对宇宙的大多数了解，我们都从光线中学到了（显着的例外引力波，仍处于起步期的天文学领域）。因此，当以某种方式阻碍光线时，会导致很多问题。只要看（或不看，情况）黑洞，没有发出可检测的辐射。
早期的宇宙在5000万至10亿年之后大爆炸是另一种情况。这个时期被称为宇宙黎明，我们今天所知道的宇宙刚刚开始从原始等离子体中汇聚在一起。在第一颗恒星出现之前，它充满了炎热的电离气体雾。光无法自由地穿过这种雾。它只是散布了免费电子。
一旦宇宙冷却得足够多，质子和电子就开始重组中性氢原子。这意味着光最终可以穿越太空。随着大爆炸发生后约1.5亿年的第一批恒星和星系开始形成，它们的紫外线逐渐在整个宇宙中逐渐离子，使中性氢无处不在，使整个电磁辐射频谱自由流式播放。这是电源的时期。
大爆炸发生后约10亿年，宇宙已经完全离子。然而，早于这个10亿年的商标，我们实际上看不到目前的工具，这使得这种关键的宇宙黎明难以理解。
“大多数天文学家没有实验室可以进行实验。时空的尺度太大，因此我们可以进行实验的唯一方法是在计算机上，”天体物理学家拉胡尔·坎南（Rahul Kannan）说来自哈佛大学天体物理学中心。
“我们能够采用基本的物理方程并管理理论模型，以模拟早期宇宙中发生的事情。”
THESAS从一个现实的星系形成模型开始，再加上一种新的算法，用于再现光的相互作用并使环境气体的相互作用和宇宙灰尘模型恢复。
这些过程和互动非常复杂。为了模拟大爆炸后的40亿至亿年的宇宙一部分，遍历了3亿光年，该团队使用了强大的超级计算机Supermuc-ng机器，该机器使用相当于3000万小时的CPU小时来运行Thesan。
研究人员说，由此产生的模拟是迄今为止的电离时代的最详细观点，它比模拟区域小100万倍捕获物理学。这使“前所未有的”探讨了早期星系与早期宇宙的气体形成和相互作用的方式。随着光开始渗入宇宙，它显示出逐渐变化。
“这有点像冰块托盘中的水；当您将其放在冰箱中时，确实需要时间，但是过了一会儿就开始在边缘冻结，然后慢慢爬进来，”史密斯说。 “这在早期的宇宙中是同样的情况 - 它是一种中性的，黑暗的宇宙，随着光开始从第一个星系浮出水面，它变得明亮而电离。”
有趣的是，Thesan表明最初的光根本不会走很远。只有在电源结束时，光才能走大距离。该团队还看到了哪些类型的星系对电离的影响最大，银河系的质量发挥了重要作用。
我们也不会等待很长时间才能找出模拟的准确性。詹姆斯·韦伯（James Webb）太空望远镜（JWST）将在几个月内开始科学运营，部分设计为大爆炸后的大约30万年，当时电动机如火如荼。
“那是有趣的部分，”物理学家马克·沃格斯伯格（Mark Vogelsberger）说麻省理工学院。
“要么我们的人类模拟和模型将与JWST所发现的东西一致，这将证实我们对宇宙的图片，要么会有很大的分歧表明我们对早期宇宙的理解是错误的。”
无论哪种方式，我们都将学习一些令人兴奋的关于我们惊人宇宙的神秘诞生和早年的一些令人兴奋的东西。
该研究已发表在皇家天文学会的月度通知。
