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.
