Los astrónomos pueden utilizar supercomputadoras para simular la formación de galaxias desde el Big Bang hace 13.800 millones de años hasta la actualidad. Pero hay varias fuentes de error. Un equipo de investigación internacional, dirigido por investigadores de Lund, ha invertido cien millones de horas de ordenador durante ocho años intentando corregirlos.
En la última década se han producido importantes avances en simulaciones por computadora que pueden calcular de manera realista cómo se forman las galaxias. Estas simulaciones cosmológicas son cruciales para nuestra comprensión del origen de las galaxias, las estrellas y los planetas. Sin embargo, las predicciones de dichos modelos se ven afectadas por limitaciones en la resolución de las simulaciones, así como por suposiciones sobre una serie de factores, como cómo viven y mueren las estrellas y la evolución del medio interestelar.
Para minimizar las fuentes de error y producir simulaciones más precisas, 160 investigadores de 60 instituciones de educación superior, liderados por Santi Roca-Fàbrega de la Universidad de Lund, Ji-hoon Kim de la Universidad Nacional de Seúl y Joel R. Primack de la Universidad de California, han colaboró y ahora presenta los resultados de la mayor comparación de simulaciones jamás realizada.
"Para avanzar hacia una teoría de la formación de galaxias, es crucial comparar resultados y códigos de diferentes simulaciones. Ahora lo hemos hecho reuniendo grupos de códigos competidores detrás de los mejores simuladores de galaxias del mundo en una especie de supercomparación", dice Santi Roca -Fàbrega, investigador en astrofísica.
Tres artículos de esta colaboración, conocidos como simulaciones CosmoRun, han sido aceptados para su publicación en The Astrophysical Journal.; todos están disponibles en arXiv servidor de preimpresión. En ellos, los investigadores han analizado la formación de una galaxia con la misma masa que la Vía Láctea. La simulación se basa en las mismas suposiciones astrofísicas sobre la radiación ultravioleta de fondo producida por las primeras estrellas del universo, el enfriamiento y calentamiento del gas y el proceso de formación estelar.
Los nuevos resultados permiten a los investigadores concluir que las galaxias de disco como la Vía Láctea se formaron muy temprano en la historia del universo, en línea con las observaciones del Telescopio James Webb. También han encontrado una manera de hacer que el número de galaxias satélite (galaxias que orbitan alrededor de galaxias más grandes) sea consistente con las observaciones, resolviendo finalmente un problema bien conocido en la comunidad y conocido como "el problema de los satélites perdidos".
Además, el equipo ha revelado cómo el gas que rodea a las galaxias es la clave para realizar simulaciones realistas, en lugar del número y distribución de estrellas, que hasta ahora había sido el estándar.
"El trabajo se ha estado realizando durante los últimos ocho años y ha implicado realizar cientos de simulaciones y utilizar cien millones de horas de instalaciones de supercomputación", afirma Santi Roca-Fàbrega.
Ahora el viaje continúa para perfeccionar aún más las simulaciones de formación de galaxias. Con cada logro tecnológico, Santi Roca-Fàbrega y sus colegas esperan añadir nuevas piezas al vertiginoso rompecabezas del nacimiento y evolución del universo y las galaxias.
"Este es el comienzo de simulaciones más fiables de la formación de galaxias, que a su vez nos ayudarán a comprender mejor nuestra galaxia natal, la Vía Láctea", afirma Santi Roca-Fàbrega.
Más información: Santi Roca-Fàbrega et al, Proyecto IV de comparación de simulaciones de galaxias de alta resolución de AGORA:ensamblaje masivo de halos y galaxias en una simulación cosmológica con zoom en z ≤ 2, arXiv (2024). DOI:10.48550/arxiv.2402.06202
Minyong Jung et al, Proyecto de comparación de simulaciones de galaxias de alta resolución AGORA. V:Poblaciones de galaxias satelitales en una simulación cosmológica ampliada de un halo de masa de la Vía Láctea, arXiv (2024). DOI:10.48550/arxiv.2402.05392
Clayton Strawn et al, Proyecto de comparación de simulaciones de galaxias de alta resolución AGORA. VI. Similitudes y diferencias en el medio circungaláctico, The Astrophysical Journal (2024). DOI:10.3847/1538-4357/ad12cb. En arXiv :DOI:10.48550/arxiv.2402.05246
Información de la revista: Revista Astrofísica , arXiv
Proporcionado por la Universidad de Lund
