Esta é a maior e mais detalhada simulação já feita do Cosmos

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Imagem: IllustrisTNG.

Por Christianna Reedy
Publicado na Futurism

Illustris: a próxima geração

A maior simulação do cosmos de todos os tempos nos levou corajosamente aonde nós nunca tínhamos chegado: a formação do universo. O Illustris: The Next Generation (IllustrisTNG) utilizou novos métodos computacionais para alcançar a primeira simulação em grande escala do universo. A nova simulação possui muitos novos dados e já foi fonte de três artigos, que foram publicados quinta-feira, 1 de fevereiro no Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Os insights retirados da simulação deram aos pesquisadores uma nova compreensão de como os buracos negros afetam a distribuição da matéria escura em todas as galáxias. Não só esses poderosos poços de gravitacionais poderiam impedir que as galáxias antigas produzissem novas estrelas, como também poderiam influenciar o surgimento de estruturas cósmicas.

Uma única execução da simulação exigiu 24 mil processadores e um período de tempo superior a dois meses. O computador mainframe mais rápido da Alemanha, a máquina Hazel Hen do High-Performance Computing Center em Stuttgart, que ainda executou a simulação duas vezes. “As novas simulações produziram mais de 500 terabytes de dados”, disse Volker Springel, investigador principal do Heidelberg Institute for Theoretical Studies, em um comunicado de imprensa. “Analisar esta enorme montanha de dados nos manterá ocupados nos próximos anos, e isso também promete muitas novas ideias interessantes em diferentes processos astrofísicos”.

O IllustrisTNG fez essas previsões ao modelar a evolução de milhões de galáxias em uma região notavelmente semelhante a nossa. A área tem um formato de cubo, que possui quase 1 bilhão de anos-luz de largura em cada lado. Na versão anterior (chamada Illustris), eles tinham apenas 350 milhões de anos-luz de cada lado. O programa atualizado também introduziu alguns processos físicos cruciais que não foram incluídos nas simulações anteriores.

Previsões verificáveis

Esses recursos atualizados permitiram que o IllustrisTNG modelasse um universo extraordinariamente semelhante ao nosso. Pela primeira vez, os padrões de agrupamento das galáxias simuladas demonstraram um alto grau de realismo em comparação com os padrões que vemos dos telescópios mais poderosos, tais como o Sloan Digital Sky Survey.

Se as previsões verificáveis do programa sobre a matéria escura, formação de galáxias e campos magnéticos continuem com esse nível de precisão, poderemos colocar o nosso maior estoque nos insights sobre os processos que não conseguimos observar, mesmo com os telescópios mais avançados.

“Quando observamos galáxias usando um telescópio, só podemos medir certas quantidades”, disse Shy Genel, cientista do Centro de Astrofísica Computacional do Instituto Flatiron, que trabalhou no desenvolvimento do IllustrisTNG, no seu comunicado de imprensa. “Com essa simulação, podemos rastrear todas as propriedades de todas essas galáxias. E não apenas como a galáxia parece agora, mas sim toda história da sua formação”.

Ao traçar o histórico do modelo das galáxias, podemos ter um vislumbre de como a Via Láctea se parecia quando a Terra surgiu. Poderíamos até ter uma ideia de como nossa galáxia poderia evoluir bilhões de anos a partir de agora.

Nos próximos anos, esta simulação poderia induzir alguns astrônomos a simplesmente ajustar seus telescópios para buscar processos estelares recentemente previstos. Por exemplo, a simulação do cosmos previu que as colisões de galáxias que formam galáxias maiores deveriam produzir uma luz estelar mais fraca. Detalhes específicos sobre onde procurar esse brilho de fundo poderiam permitir que os astrônomos confirmem suas teorias sobre esses eventos intergaláticos.

O artigo foi publicado no Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Letters.

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