Físicos criaram a simulação mais detalhada do universo até hoje

Por , em 26.11.2019

Simulação do violento nascimento de um aglomerado de galáxias, onde as estruturas da matéria escura (em branco) se fundem, enquanto buracos negros supermassivos e supernovas expelem o gás cósmico (o movimento do gás é mostrado em vermelho)

Como o universo se formou? Como as complexas estruturas que formam as galáxias se diversificaram?

Para tentar desvendar essas e muitas outras questões difíceis de responder, uma equipe internacional de cientistas criou o maior e mais detalhado modelo do universo até hoje: o TNG50.

A simulação tem 230 milhões de anos-luz de largura e exibe dezenas de milhares de galáxias em evolução com detalhes sem precedentes.

Além disso, é capaz de rastrear 20 bilhões de partículas de matéria escura, gases, estrelas e buracos negros em toda a história de 13,8 bilhões de anos do universo.

Enorme poder computacional

Chegar nesse ponto não foi fácil: foram necessários que 16.000 núcleos de processador do supercomputador Hazel Hen, que fica em Stuttgart, na Alemanha, funcionassem continuamente por mais de um ano.

O investimento valeu a pena, no entanto.

“Em nossa simulação, vemos fenômenos que não foram programados explicitamente no código. Esses fenômenos emergem de uma maneira natural, a partir da complexa interação dos ingredientes físicos básicos de nosso universo modelo”, disse um dos autores do estudo, Dylan Nelson, pós-doutorando do Instituto Max Planck de Astrofísica (Alemanha), em um comunicado.

Resolução e escala inimagináveis

O objetivo da TNG50 é construir uma imagem completa de como o nosso universo evoluiu desde o Big Bang, produzindo uma figura em grande escala sem “sacrificar” nossa visão de galáxias individuais.

Sua resolução e escala sem precedentes vão permitir aos pesquisadores compreender melhor o passado do nosso universo, revelando como as galáxias se desenvolveram, evoluíram e chegaram às suas atuais formas às vezes estranhas.

“Essas simulações são enormes conjuntos de dados onde podemos aprender muito dissecando e compreendendo a formação e evolução das galáxias dentro delas. O que é fundamentalmente novo na TNG50 é que você está obtendo uma resolução espacial e de massa suficientemente alta dentro das galáxias que pode fornecer uma imagem clara da aparência da estrutura interna dos sistemas à medida que se formam e evoluem”, esclareceu outro autor do estudo, Paul Torrey, professor de física da Universidade da Flórida (EUA).

Descobertas à espera

A simulação já tem dado alguns resultados interessantes. Por exemplo, os pesquisadores puderam confirmar teorias de como as galáxias emergiram a partir das nuvens turbulentas de gás presentes no início do universo.

Na TNG50, galáxias em forma de disco, comuns na nossa vizinhança galáctica, emergiram naturalmente e produziram estruturas conhecidas, como braços espirais e buracos negros supermassivos. Quando os cientistas compararam os resultados da simulação com as observações da vida real, descobriram que a população de galáxias gerada no modelo era consistente qualitativamente com a realidade.

Os pesquisadores também observaram, na simulação, explosões de supernovas e buracos negros supermassivos criarem fluxos de gás em alta velocidade. Embora eles se dirigissem para fora das galáxias, a gravidade trouxe grande parte do gás de volta aos discos galácticos, redistribuindo-o na borda externa e criando um ciclo de realimentação. Esse gás, além de mudar a estrutura da galáxia, serviu para “reciclar” os ingredientes para a formação de novas estrelas.

Como próximo passo, a equipe deve liberar os dados gerados pela simulação para que toda a comunidade científica possa estudá-los, levando a muitas mais revelações sobre o universo.

Um artigo sobre o estudo foi publicado na revista científica Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. [LiveScience]

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