En el tiempo que lleva dar a luz la vida humana, una supercomputadora y un equipo de investigadores de la Universidad de California, Santa Cruz, y el Instituto de Física Teórica en Zurich han dado lugar a la primera simulación de la física involucrada en formación de galaxias que produjo la Vía Láctea. Llamaron a su hijo Eris ...
"Los esfuerzos anteriores para formar una galaxia de disco masivo como la Vía Láctea habían fallado, porque las galaxias simuladas terminaron con enormes protuberancias centrales en comparación con el tamaño del disco", dijo Javiera Guedes, quien recientemente obtuvo su Ph.D. en astronomía y astrofísica en la UC Santa Cruz y es el primer autor de un artículo que ha sido aceptado para su publicación en el Astrophysical Journal.
Al igual que la Vía Láctea, Eris es una hermosa galaxia espiral barrada: su figura y su contenido de estrellas son tan idénticos como el modelado. Al estudiar nuestra propia galaxia y otras similares, esta simulación se ajusta al molde desde todos los ángulos. "Diseccionamos la galaxia de muchas maneras diferentes para confirmar que encaja con las observaciones", dijo Guedes.
Y "siete hermanas" también participaron en el proyecto. La supercomputadora Pleiades de última generación de la NASA asumió la tarea de 1,4 millones de horas de procesador. Pero los cálculos no se detuvieron allí. También participaron simulaciones en supercomputadoras en UCSC y en el Centro Nacional de Supercomputación de Suiza. "Nos arriesgamos a pasar una gran cantidad de tiempo de supercomputadora para simular una galaxia única con una resolución extra alta", dijo Madau.
Durante más de dos décadas, los intentos de crear la evolución de una galaxia tipo Vía Láctea han estado fuera del alcance de los investigadores. Simplemente no pudieron producir la forma, el tamaño y la población adecuados para adaptarse a las propiedades conocidas. Gracias a este nuevo avance, ha predominado el apoyo a la teoría de la "materia oscura fría" y la teoría del Big Bang ha sido apoyada. ¿Qué le dio ventaja a Eris? Pruebe nuestra mejor comprensión de la formación estelar.
"La formación de estrellas en galaxias reales ocurre de forma agrupada, y reproducir eso a partir de una simulación cosmológica es difícil", dijo Madau. “Esta es la primera simulación que es capaz de resolver las nubes de gas de alta densidad donde se produce la formación de estrellas, y el resultado es un tipo de galaxia de la Vía Láctea con una pequeña protuberancia y un gran disco. Muestra que el escenario de la materia oscura fría, donde la materia oscura proporciona el andamiaje para la formación de galaxias, es capaz de generar galaxias realistas dominadas por discos ”.
Dar a luz a Eris no fue una tarea fácil. A través de simulaciones de baja resolución, los investigadores comenzaron a reunir grupos de materia oscura, transformándolos en halos galácticos. A partir de ahí, seleccionaron información sobre un halo con un historial de masas y fusiones similar al nuestro y "rebobinaron la cinta" hasta su infancia. Al centrarse en un área pequeña, pudieron agregar información adicional de partículas y aumentar la resolución.
“La simulación sigue las interacciones de más de 60 millones de partículas de materia oscura y gas. Mucha física entra en el código (gravedad e hidrodinámica, formación de estrellas y explosiones de supernovas) y esta es la simulación cosmológica de mayor resolución que se haya hecho de esta manera ", dijo Guedes, quien actualmente es investigador postdoctoral en el Instituto Federal Suizo de Tecnología en Zúrich (ETH Zúrich).
Lo que distingue a Eris de sus predecesores es la capacidad de "ver" en alta resolución / alta densidad. Esto permite un enfoque más pragmático para la formación y colocación de estrellas. Es una consideración importante, porque la supernova se produce en regiones de alta densidad y la alta resolución permite que se tengan en cuenta.
"Las supernovas producen salidas de gas desde la parte interior de la galaxia, donde de lo contrario formaría más estrellas y formaría un gran bulto", dijo Madau. "La formación de estrellas agrupadas y la inyección de energía de las supernovas están marcando la diferencia en esta simulación".
Levántate, Eris ... ¡Ha llegado tu hora!
Fuente original de la historia: Noticias de la Universidad de Santa Cruz. Para leer más: Formando espirales realistas de tipo tardío en un universo LCDM: La simulación de Eris.
