北京
你有没有想过，如果把宇宙的头20亿年快进一遍，会看到什么？一支研究团队给出的答案，是一套可以"播放"的模拟。
来自哈佛-史密森尼天体物理中心（Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian）的团队开发了一套名为 Lumina 的模拟，按他们的说法，这是迄今规模最大、细节最丰富的早期宇宙模拟之一。相关研究发表在《皇家天文学会月刊》（Monthly Notices of the Royal Astronomical Society）上。
Lumina 复现的是宇宙最初20亿年里，普通物质、暗物质和辐射三者如何相互作用。它追踪的是最早一批星系怎样出现，又怎样改变它们之间大片的气体区域。对科学家来说，这相当于多了一件检验理论的工具：把 JWST（詹姆斯·韦布空间望远镜）、罗曼空间望远镜（Nancy Roman Space Telescope）等望远镜的观测结果，与 Lumina 的预测放在一起比对，就能判断现有对宇宙运行规律的理解是否仍然站得住，还是需要重新考虑。
这套模拟的代价也不小——运行它动用了超过 15,000 块图形处理器（GPU）。
研究第一作者、天体物理中心计算天文学家兼 ITC Fellow 奥利弗·齐尔（Oliver Zier）在声明中说："借助 JWST，早期宇宙已成为天体物理学中一个令人兴奋的新前沿。要理解这台望远镜看到的东西，我们需要把理论转化为详细的预测。经过数年工作，经历了大量起伏，看到模拟结果、看着我们的预测在视频中活起来，真的非常有成就感。"
按研究团队的说法，Lumina 是有史以来规模最大的宇宙学辐射流体动力学模拟。这类模拟要做的，是还原宇宙的基本成分——暗物质、光和气体——如何相互作用，进而形成恒星和星系。
研究共同作者、得克萨斯大学达拉斯分校物理学助理教授亚伦·史密斯（Aaron Smith）补充说："我们觉得能构建 Lumina 这样的模拟非常幸运。这是第一次，我们能在如此巨大的宇宙体积上，跟随氢和氦一同转变为它们现代形态的过程，同时还能分辨出驱动这一转变的星系和其他发光天体。"
换句话说，这套模拟不只是给出一张早期宇宙的"照片"，而是让氢、氦这些元素在几十亿年尺度上的变化过程可以被逐帧观察。至于这些预测能否与望远镜真正看到的东西对上，还要等观测数据来回答。
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