В попытке понять Вселенную и ее состав возникает заметный разрыв между тем, что изучают космологи и астрофизики, а также как они это делают – масштаб. Обычно космологи концентрируются на крупных пространственных характеристиках, вроде галактик и межгалактической среды. Астрофизики же интересуются в тестировании физических теорий малых и средних объектов – звезды, межзвездная среда и сверхновые.
Однако эти стороны находятся в своеобразном балансе, особенно если рассматривать формирование ранней Вселенной. Первые сверхновые интересны всем, потому что звезды были массивными, а их смерть привела к выбросу огромного количества тяжелых элементов. Для космологов они важны, потому что вызвали охлаждение и изменили массовый масштаб звездного формирования.
Симуляция демонстрирует турбулентный газ, когда сверхновая сталкивается с соседним ореолом звездного формирования
Исследователи использовали суперкомпьютер Эдисона из Национальной лаборатории научных исследований Лоуренса Беркли и создали симуляции, чтобы показать, как высвобожденные из сверхновых тяжелые элементы помогли первым звездам урегулировать последующее звездообразование.
Гало темного вещества
Для анализа использовали симуляции химического обогащения гало темного вещества металлами из соседнего взрыва сверхновой. Команда использовала несколько сотен тысяч часов данных от NERSC, чтобы воссоздать двумерные и трехмерные симуляции.
Частичное испарение ореола до взрыва играет важную роль для последующего обогащения сверхновой. Кроме того, выброшенные из взрыва металлы влияют на прогнозы количества металлов в звезде второго поколения и галактическом составе.
Однако предыдущие исследования космологии не связывали точки между формированием звезд и галактик в таких деталях. Это и заставило исследователей применить масштабный мультифизический подход с двумя разными кодами: ZEUS-MP (для испарения ореола) и CASTRO (для устранения столкновения выталкиваемого металла из гало). Из-за технических деталей провести подобные симуляции сложно, поэтому ученые так старательно пытаются заполнить пробел между небольшими и крупными масштабами.