Comprender la formación y evolución de las galaxias es difícil porque están involucrados muchos procesos físicos diferentes además de la gravedad, incluidos los procesos asociados con la formación de estrellas y la radiación estelar, el enfriamiento del gas en el medio interestelar, retroalimentación de la acumulación de agujeros negros, campos magnéticos, rayos cósmicos, y más. Los astrónomos han utilizado simulaciones por computadora de la formación de galaxias para ayudar a comprender la interacción de estos procesos y abordar preguntas que aún no se pueden responder a través de observaciones. como cómo se formaron las primeras galaxias del universo. Las simulaciones de formación de galaxias requieren el modelado autoconsistente de todos estos diversos mecanismos a la vez, pero una dificultad clave es que cada uno de ellos opera a una escala espacial diferente, lo que hace casi imposible simularlos todos al mismo tiempo. Entrada de gas desde el medio intergaláctico a una galaxia, por ejemplo, tiene lugar a lo largo de millones de años luz, los vientos de las estrellas tienen influencia a lo largo de cientos de años luz, mientras que la retroalimentación del agujero negro de su disco de acreción ocurre a escalas de milésimas de año luz.

Los astrónomos de CfA Rahul Kannan y Lars Hernquist, con sus compañeros, han desarrollado un marco computacional novedoso que incluye de manera consistente todos estos efectos. Los cálculos utilizan un nuevo marco de retroalimentación estelar llamado Estrellas y Gas Multifásico en Galaxias (SMUGGLE) que integra procesos que involucran radiación, polvo, gas hidrógeno molecular (el componente dominante del medio interestelar) y también incluye modelado térmico y químico. La retroalimentación SMUGGLE está incorporada en el popular código hidrodinámico AREPO que simula la evolución de las estructuras, y que tiene un módulo agregado para incluir efectos de radiación.

Los astrónomos utilizan una simulación de la Vía Láctea para probar sus resultados, e informe muy buen acuerdo con las observaciones. Encuentran que los efectos de retroalimentación de la radiación en las tasas de formación de estrellas son bastante modestos, al menos en un ejemplo de la Vía Láctea, donde las estrellas se forman a un ritmo de solo dos a tres masas solares por año. Por otra parte, encuentran que la radiación de las estrellas cambia drásticamente la estructura y el calentamiento del medio interestelar al influir en la distribución del calor, cálido, y material frío que se aparta de la simple expectativa. El código hace un buen trabajo al simular la distribución de la temperatura del polvo con el polvo caliente que se encuentra (como se esperaba) cerca de las regiones de formación de estrellas pero con el polvo frío, tal vez tan bajo como diez kelvin, distribuido más lejos. El éxito de estas nuevas simulaciones motiva a los autores a extender su trabajo a simulaciones con una resolución espacial aún más fina.