Los astrofísicos han creado un modelo de «máquina del tiempo» para observar el ciclo de vida de las ciudades galácticas ancestrales.

Los científicos han creado un modelo de «máquina del tiempo» mediante el estudio del ciclo de vida de las ciudades de las galaxias ancestrales.

Muchos procesos en astrofísica toman mucho tiempo, lo que dificulta el estudio de su evolución. Por ejemplo, una estrella como nuestro Sol tiene una vida útil de unos 10 000 millones de años, y las galaxias evolucionan a lo largo de miles de millones de años.

Una forma en que los astrofísicos lo tratan es mirar diferentes objetos comparándolos en diferentes etapas de evolución. Pueden mirar hacia objetos distantes para mirar hacia atrás de manera efectiva debido al tiempo que tarda la luz en llegar a nuestros telescopios. Por ejemplo, si miramos un objeto a 10 mil millones de años luz de distancia, lo vemos como era hace 10 mil millones de años.

Ahora, por primera vez, los investigadores han creado simulaciones que recrean directamente el ciclo de vida completo de algunas de las colecciones más grandes de galaxias observadas en el espacio exterior hace 11 mil millones de años, según un nuevo estudio publicado en la revista el 2 de junio de 2022. astronomía natural.

Las simulaciones espaciales son muy útiles para estudiar cómo el universo se convirtió en el huevo que existe hoy en día, pero muchas no suelen coincidir a través de los telescopios que observan los astrónomos. Muchos están diseñados para corresponder al universo real solo en un sentido estadístico. La simulación cosmológica limitada, por otro lado, está diseñada para reproducir directamente las estructuras que realmente observamos en el espacio. Sin embargo, la mayoría de estas simulaciones existentes se han aplicado a nuestro universo local, es decir, a las observaciones de la Tierra pero nunca a las lejanas.

El equipo de investigadores, dirigido por el Instituto Cavli de Física y Matemáticas Espaciales, y el profesor Xi-Gan Lee, profesor asistente del primer investigador del proyecto, Metin Atan, estaban interesados ​​​​en estructuras distantes como los protoclastos de galaxias gigantes que son los ancestros. de hoy. cúmulos de galaxias antes de que pudieran acumularse bajo su propia gravedad. Descubrieron que los estudios actuales de protoclastos distantes a veces eran demasiado simplistas, lo que significa que se realizaron en modelos simples en lugar de simulaciones.

Las capturas de pantalla del modelo muestran (arriba) la distribución de la materia que corresponde a la distribución de las galaxias observadas durante el viaje de 11 mil millones de años luz (cuando el Universo tenía solo 2760 millones de años o el 20 % de su edad actual), և (abajo) la la distribución de la materia es la misma en la región después de 11 mil millones de años luz o en la actualidad. Préstamo: Ata և otros.

«Queríamos desarrollar una simulación completa de un universo distante real para ver cómo comenzaron y terminaron las estructuras», dijo Atan.

Su resultado fue COSTCO (Simulaciones restringidas del campo del cosmos).

Lee dijo que desarrollar una simulación es muy similar a construir una máquina del tiempo. Debido a que la luz solo llega a la Tierra desde el espacio distante, las galaxias que observan los telescopios hoy en día son un reflejo del pasado.

«Es como encontrar la vieja foto en blanco y negro de tu abuelo, hacer un video de su vida», dijo.

En este sentido, los investigadores fotografiaron a los abuelos «jóvenes» del universo y luego transfirieron rápidamente su edad para estudiar cómo se formarán los cúmulos de galaxias.

La luz de las galaxias utilizada por los investigadores tardó 11 mil millones de años luz en llegar hasta nosotros.

Lo más difícil fue tener en cuenta el entorno a gran escala.

«Esto es algo muy importante para el destino de esas estructuras, ya sea que estén aisladas o conectadas con una estructura más grande. Si no tiene en cuenta el medio ambiente, obtendrá respuestas completamente diferentes. «Pudimos tener en cuenta constantemente el entorno a gran escala, ya que tenemos una simulación completa, por lo que nuestro pronóstico es más estable», dijo Atan.

https://www.youtube.com/watch?v=HEWNYBfrk8M:

Otra posible razón por la que los investigadores crearon estas simulaciones fue para probar un modelo estándar del universo utilizado para describir la física del universo. Al predecir la masa final de las estructuras, la distribución final en un espacio determinado, los investigadores pueden descubrir discrepancias que no se habían encontrado previamente en nuestra comprensión actual del universo.

Usando su simulación, los investigadores pudieron encontrar evidencia de prototipos de tres galaxias ya publicados, pero no aprobaron una sola estructura. Además, pudieron identificar cinco estructuras que se formaron consistentemente en sus simulaciones. Esto incluye el presupercúmulo de Hyperion, el presupercúmulo más antiguo conocido hoy en día, que es 5000 veces más grande que nuestra masa.[{» attribute=»»>Milky Way galaxy, which the researchers found out it will collapse into a large 300 million light year filament.

Their work is already being applied to other projects including those to study the cosmological environment of galaxies, and absorption lines of distant quasars to name a few.

Details of their study were published in Nature Astronomy on June 2.

Reference: “Predicted future fate of COSMOS galaxy protoclusters over 11 Gyr with constrained simulations” by Metin Ata, Khee-Gan Lee, Claudio Dalla Vecchia, Francisco-Shu Kitaura, Olga Cucciati, Brian C. Lemaux, Daichi Kashino and Thomas Müller, 2 June 2022, Nature Astronomy.
DOI: 10.1038/s41550-022-01693-0