Como chegamos aqui? Não apenas nós, humanos, rastejando em um ponto azul claro, girando em torno de uma estrela, girando em torno de um buraco negro supermassivo no universo, arremessando-se através do aglomerado local. Mas como é que o ponto chegou aqui, e a estrela, e o buraco negro, e o aglomerado?
Como é que tudo isto, incompreensivelmente imenso, chegou onde está agora, vindo de um nada inimaginável, há milhares de milhões de anos?
É isso mesmo, a questão das perguntas. E, com o maior projeto deste tipo até à data, os astrônomos estão tentando encontrar respostas – através da realização de simulações computacionais de todo o Universo.
Nas chamadas simulações FLAMINGO (Simulações de estrutura em grande escala hidroelétrica com mapeamento de todo o céu para a interpretação de observações da próxima geração), executadas em um supercomputador nas instalações da DiRAC no Reino Unido.
Essas simulações são intensas. Eles foram projetados para calcular a evolução de todos os componentes conhecidos do Universo.
Isso significa matéria normal: as estrelas; as galáxias; todas as coisas que poderíamos tocar (podem nos matar, mas poderíamos); matéria escura – a massa misteriosa que cria uma estranha gravidade extra; e energia escura – o poder misterioso que acelera a expansão do Universo.
A maior dessas simulações conta com 300 bilhões de partículas com a massa da pequena galáxia, em um volume cúbico de espaço com bordas de 10 bilhões de anos-luz.
“Para tornar esta simulação possível, desenvolvemos um novo código, o SWIFT, que distribui de forma eficiente o trabalho computacional por 30 mil CPUs”, explica o astrônomo Matthieu Schaller, da Universidade de Leiden.
Os resultados iniciais foram publicados em três artigos: o primeiro descrevendo os métodos, o segundo apresentando as simulações e o terceiro com resultados descrevendo a estrutura em grande escala do Universo na matéria escura e fria.
Em particular, o terceiro artigo procurou abordar algo chamado tensão sigma 8 ou tensão S 8. Isto é baseado em uma medição do Universo da chamada radiação cósmica de fundo em micro-ondas – a tênue radiação de micro-ondas que preenche o Universo desde a época logo após o Big Bang. A análise desta luz sugere que o Universo já deveria estar mais aglomerado do que está.
Uma vez que esta tensão representa um grande desafio para o modelo de matéria escura fria do Universo, sob o qual a aglomeração deveria ocorrer, os investigadores esperam que o FLAMINGO possa fornecer algumas respostas.
Até agora, não conseguiram resolver a tensão – o que seria uma grande notícia para a cosmologia – mas têm algo a dizer sobre a realização de simulações: tanto a matéria normal como os neutrinos são necessários para previsões precisas.
“Embora a matéria escura domine a gravidade, a contribuição da matéria comum não pode mais ser negligenciada”, diz o líder da pesquisa e astrônomo Joop Schaye, da Universidade de Leiden, “uma vez que essa contribuição pode ser semelhante aos desvios entre os modelos e as observações”.
Uma simulação que inclui matéria normal é mais difícil de executar. Sabe-se que a matéria escura interage apenas gravitacionalmente com o Universo; a matéria normal também interage com a pressão, como a pressão da radiação e os ventos galácticos, que são imprevisíveis e difíceis de modelar. Requer muito mais poder de computação para funcionar, então teremos que esperar um pouco mais pelas respostas sobre a tensão S 8 do FLAMINGO.
No entanto, os investigadores conduziram uma série de simulações que rastreiam a formação da estrutura do Universo através da matéria escura, matéria normal e neutrinos, variando os parâmetros de todos os três para ver como isto afeta o resultado final.
“O efeito dos ventos galácticos foi calibrado usando aprendizado de máquina, comparando as previsões de muitas simulações diferentes de volumes relativamente pequenos com as massas observadas das galáxias e a distribuição de gás em aglomerados de galáxias”, explica o astrônomo Roi Kugel, da Universidade de Leiden.
A equipe ainda não disponibilizou ao público seus dados do FLAMINGO, pois possuem vários petabytes. Qualquer pessoa interessada é encorajada a apresentar uma consulta educada ao autor correspondente.
A pesquisa foi publicada nos Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Os três artigos podem ser encontrados aqui, aqui e aqui.
Por Michelle Starr
Publicado no ScienceAlert
