Nós provavelmente nunca vamos compreender plenamente o tamanho do nosso universo. Nós sabemos que ele é grande, mas é difícil para a mente humana mensurar algo infinitamente grande. Mas isso não quer dizer que nós não podemos tentar.

Uma equipe internacional de astrofísicos acabou de lançar, com o auxílio de avanços computacionais, o melhor modelo do universo já criado. O projeto é a simulação de escala universal com mais informações já produzida.

Os detalhes e a escala da simulação permitem que os cientistas estudem como as galáxias se formam, evoluem e crescem em conjunto com a formação de estrelas. “Quando observamos galáxias usando um telescópio, só podemos medir certas quantidades”, diz o astrofísico Shy Genel, do Centro de Astrofísica Computacional do Instituto Flatiron (CCA), nos EUA. “Com a simulação, podemos rastrear todas as propriedades de todas essas galáxias. E não apenas como a galáxia é agora, mas toda sua história de formação”, celebra.

Genel diz que mapear a maneira com que as galáxias evoluem na simulação oferece um vislumbre de como nossa própria galáxia, a Via Láctea, pode ter sido quando a Terra se formou e como ela pode mudar no futuro.

Chamado de Illustris: The Next Generation (ou IllustrisTNG), o projeto é o sucessor da simulação original Illustris, desenvolvida pela mesma equipe de pesquisa, mas atualizada para incluir alguns dos processos físicos que desempenham papéis cruciais na formação e evolução das galáxias.

Como o projeto original, esta simulação modela um universo em forma de cubo, menor que o nosso. Desta vez, o projeto seguiu a formação de milhões de galáxias em uma região representativa de um universo com quase 1 bilhão de anos-luz de largura em cada lado (acima dos 350 milhões de anos-luz por lado simulados há apenas quatro anos).

Montanhas de dados

O TNG é composto por 18 simulações que cobrem várias escalas, rastreando a evolução do universo logo após o Big Bang e indo até o futuro. Com mais resolução e nova física, as simulações melhoradas não só cobrem mais terreno, mas agora podem modelar com precisão os padrões de galáxias em clusters e como essa rede intergalática se desloca ao longo do tempo.

“É particularmente fascinante que possamos prever com precisão a influência de buracos negros supermassivos na distribuição de matéria para grandes escalas”, diz Springel. “Isso é crucial para interpretar de forma confiável as próximas medições cosmológicas”.

“Analisar esta enorme montanha de dados nos manterá ocupados nos próximos anos, e promete muitas novidades interessantes em diferentes processos astrofísicos”, prevê Volker Springel, do Instituto Heidelberg de Estudos Teóricos, na Alemanha.

Resultados

O super simulador já está mostrando resultados. Alguns artigos já foram publicados com seu auxílio e estão nos ajudando a entender, entre outras coisas, o agrupamento em larga escala da matéria e como as galáxias se formam.

O IllustrisTNG também ajuda a melhorar a nossa compreensão da estrutura hierárquica da formação galáctica. Uma pesquisa publicada na revista britânica Monthly Notices of the Royal Astronomical Society demonstrou a natureza de halos quase invisíveis de estrelas que se formam quando as galáxias colidem e se fundem. Os teóricos argumentam que as galáxias pequenas devem se formar primeiro e depois se fundem em objetos cada vez maiores, impulsionados pela implacável atração da gravidade. As numerosas colisões de galáxia separam algumas galáxias e espalham suas estrelas em órbitas largas em torno das galáxias grandes recém-criadas, o que deve dar às galáxias um leve brilho de luz estelar.

Estes halos predispostos são muito difíceis de observar devido ao seu baixo brilho superficial, mas o IllustrisTNG foi capaz de simular exatamente o que os astrônomos deveriam procurar.

“Nossas previsões agora podem ser sistematicamente verificadas por observadores”, diz Annalisa Pillepich, pesquisadora do Instituto Max Planck de Astronomia, que liderou o estudo. “Isso produz um teste crítico para o modelo teórico da formação hierárquica das galáxias”.

Em outro estudo, Dylan Nelson, pesquisador do Instituto Max Planck de Astrofísica, na Alemanha, conseguiu demonstrar o impacto dos buracos negros nas galáxias. As galáxias formadoras de estrelas brilham com a luz azul de suas estrelas jovens até que uma mudança súbita de evolução interrompe a formação estelar, de modo que a galáxia se torne dominada por velhas estrelas vermelhas e se junta a um cemitério cheio de galáxias antigas e mortas.

“A única entidade física capaz de extinguir a formação de estrelas em nossas grandes galáxias elípticas são os buracos negros super massivos em seus centros”, explica Nelson. “As saídas ultra rápidas dessas armadilhas de gravidade atingem velocidades de até 10% da velocidade da luz e afetam os sistemas estelares gigantes, que são bilhões de vezes maiores do que o próprio buraco negro, comparativamente”. [Science Alert, Simons Foundation]