Os pesquisadores realizaram simulações avançadas de formação de galáxias, revelando a formação inicial de galáxias em disco e resolvendo o “problema dos satélites perdidos”, marcando um passo significativo na compreensão do Universo. Crédito: SciTechDaily.com
Os astrônomos podem usar supercomputadores para simular a formação de galáxias a partir do Big Bang 13,8 bilhões de anos atrás até os dias atuais. Mas existem várias fontes de erro. Uma equipa de investigação internacional, liderada por investigadores em Lund, gastou cem milhões de horas de computador ao longo de oito anos a tentar corrigir estes problemas.
A última década assistiu a grandes avanços nas simulações de computador que podem calcular de forma realista como as galáxias se formam. Estas simulações cosmológicas são cruciais para a nossa compreensão de onde vêm as galáxias, estrelas e planetas. No entanto, as previsões de tais modelos são afetadas por limitações na resolução das simulações, bem como por suposições sobre uma série de fatores, como a forma como as estrelas vivem e morrem e a evolução do meio interestelar.
Esforços colaborativos aumentam a precisão
Para minimizar as fontes de erro e produzir simulações mais precisas, 160 investigadores de 60 instituições de ensino superior – liderados por Santi Roca-Fàbrega da Universidade de Lund, Ji-hoon Kim da Universidade Nacional de Seul e Joel R. Primack da Universidade da Califórnia – colaboraram e apresentam agora os resultados da maior comparação de simulações já feita.
“Para progredir em direção a uma teoria da formação de galáxias, é crucial comparar resultados e códigos de diferentes simulações. Conseguimos isso agora reunindo grupos de códigos concorrentes por trás dos melhores simuladores de galáxias do mundo, numa espécie de supercomparação”, diz Santi Roca-Fàbrega, investigador em astrofísica.
Três artigos desta colaboração, conhecidos como simulações CosmoRun, foram agora publicados em O Jornal Astrofísico. Nestes, os pesquisadores analisaram a formação de uma galáxia com a mesma massa da via Láctea. A simulação é baseada nas mesmas suposições astrofísicas sobre a radiação ultravioleta de fundo produzida pelas primeiras estrelas do Universo, o resfriamento e aquecimento do gás e o processo de formação estelar.
Parte do universo simulado. Crédito: Colaboração AGORA
Insights das simulações CosmoRun
Os novos resultados permitem aos investigadores concluir que as galáxias de disco como a Via Láctea se formaram muito cedo na história do Universo, em linha com as observações do Telescópio James Webb. Eles também encontraram uma maneira de tornar o número de galáxias satélites – galáxias que orbitam galáxias maiores – consistente com as observações que finalmente resolveram um problema bem conhecido na comunidade e conhecido como “o problema dos satélites perdidos”.
Além disso, a equipa revelou como o gás que rodeia as galáxias é a chave para simulações realistas, em vez do número e distribuição de estrelas, que anteriormente eram o padrão.
“O trabalho vem acontecendo há oito anos e envolveu a execução de centenas de simulações e o uso de cem milhões de horas de instalações de supercomputação”, diz Santi Roca-Fàbrega.
Agora a jornada continua para refinar ainda mais as simulações da formação de galáxias. A cada conquista tecnológica, Santi Roca-Fàbrega e os seus colegas esperam acrescentar novas peças ao vertiginoso puzzle do nascimento e evolução do universo e das galáxias.
“Este é o início de simulações mais fiáveis da formação de galáxias, que por sua vez nos ajudarão a compreender melhor a nossa galáxia natal, a Via Láctea,” diz Santi Roca-Fàbrega.
Referência: “Projeto de comparação de simulações de galáxias de alta resolução AGORA IV: montagem de massa de halo e galáxia em uma simulação cosmológica de zoom em z≤2” por Santi Roca-Fàbrega, Ji-hoon Kim, Joel R. Primack, Minyong Jung, Anna Genina, Loic Hausammann, Hyeonyong Kim, Alessandro Lupi, Kentaro Nagamine, Johnny W. Powell, Yves Revaz, Ikkoh Shimizu, Clayton Strawn, Héctor Velázquez, Tom Abel, Daniel Ceverino, Bili Dong, Thomas R. Quinn, Eun-jin Shin , Alvaro Segovia-Otero, Oscar Agertz, Kirk SS Barrow, Corentin Cadiou, Avishai Dekel, Cameron Hummels, Boon Kiat Oh, Romain Teyssier e The Agora Collaboration, enviado, O Jornal Astrofísico.
arXiv:2402.06202
Além da Universidade de Lund, cerca de 60 universidades e organizações participaram do trabalho.
