Esta imagen a gran escala del Universo, creada por Illustris, muestra nubes de gas frío donde se forman las estrellas (verde), gas más tibio (azul) y regiones calientes en torno a las galaxias (rojo). Créditos: Illustris.
Una de las mejores maneras de saber si las teorías actuales en Cosmología realmente explican la forma en que nuestro Universo evolucionó para llegar a ser como es ahora, es tomar todo lo que creemos que sabemos sobre el Universo temprano y la formación de galaxias, ponerlo en un supercomputador, y ver qué pasa. Suena simple, ¡pero no lo es!
El día de ayer, se publicó en Nature una simulación de este tipo, y los investigadores responsables lograron reproducir un cosmos que luce bastante como el nuestro. Esto le da puntos (o ‘jumbitos’) al modelo cosmológico estándar, pero también podría ayudar a los físicos y astrónomos a descubrir en qué partes fallan sus modelos de formación de galaxias.
La simulación en cuestión fue desarrollada por Mark Vogelsberger, un físico del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en Cambridge, EEUU, y sus colegas. El modelo de Universo sigue la evolución tanto de la materia visible como de la materia oscura. El punto de partida de la simulación es 12 millones de años después del Big Bang.
Anteriormente se habían hecho esfuerzos similares, pero los modelos eran o pequeños y detallados, o grandes y toscos, en cambio esta simulación logra cubrir un espacio lo suficientemente grande (un cubo de arista 106.5 megaparsecs, o 350 millones de años luz
) como para ser representativa de todo el Universo, pero al mismo tiempo tiene el nivel de detalles suficiente para resolver estructuras a pequeña escala, como galaxias individuales. También, a diferencia de simulaciones anteriores, produce una mezcla de formas de galaxias que corresponden bien a las observaciones. De la misma forma, logra recrear la distribución a gran escala de cúmulos de galaxias y gas neutro en el Universo, como también el contenido de Hidrógeno y elementos pesados en las galaxias.
Según Vogelsberger, el éxito de su simulación se debe en gran parte a sus algoritmos mejorados, y al hecho de que los cálculos incluyen una rica variedad de procesos físicos, como la formación de agujeros negros y el efecto que producen en su entorno. Como se pueden imaginar, el modelo llamado Illustris, requiere computadores con una potencia enorme: ejecutar esta simulación en un computador de escritorio normal tomaría unos 2,000 años, añade Vogelsberger (así que 0 opción de que puedan hacer algo así en sus hogares). Incluso siendo ejecutada con más de 8,000 procesadores, la simulación tomó varios meses.
Un triunfo para el modelo estándar
Un gran cúmulo de galaxias — junto con un denso halo de materia oscura — formado en el centro del Universo simulado.
Solo recientemente se ha logrado usar este modelo para simular galaxias que correspondan a ciertas características observadas. Es por eso que el hecho de que el modelo de Vogelsberger y sus colegas reproduzca la variedad de tipos de galaxias que existen en el Universo real, pone al modelo cosmológico estándar en tierra firme, dice Brook. Desde ahora, tales simulaciones se volverán mucho mas útiles a la hora de predecir e interpretar resultados observacionales, agrega.
Pero no todo son buenas noticias. Aunque el modelo concuerda bastante bien con las observaciones del Universo, presenta algunas anomalías. Por ejemplo, hay galaxias de baja masa que se forman demasiado pronto. “La idea ahora es intentar comprender por qué está sucediendo esto y ver qué es lo que nos falta en términos de formación de galaxias,” dice Vogelsberger.
Fuente: Nature
Artículo: Properties of galaxies reproduced by a hydrodynamic simulation
A continuación les dejamos el también el video de la simulación (y quienes quieran, pueden revisar también el podcast en la página de Nature:
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