Vea También
 |
| Las capturas de pantalla de la simulación muestran (arriba) la distribución de la materia correspondiente a la distribución observada de las galaxias en un tiempo de viaje de la luz de 11.000 millones de años (cuando el Universo tenía sólo 2.760 millones de años o el 20% de su edad actual), y (abajo) la distribución de la materia en la misma región después de 11.000 millones de años luz o correspondiente a nuestra época actual. Crédito: Ata et al. |
Por primera vez, investigadores han creado simulaciones que recrean directamente el ciclo vital completo de algunas de las mayores colecciones de galaxias observadas en el universo lejano hace 11.000 millones de años, informa un nuevo estudio en Nature Astronomy.
Las simulaciones cosmológicas son cruciales para determinar cómo el universo adquirió la forma actual, pero muchas no suelen coincidir con lo que los astrónomos observan a través de los telescopios. La mayoría están diseñadas para ajustarse al universo real sólo en un sentido estadístico. En cambio, las simulaciones cosmológicas restringidas están diseñadas para reproducir directamente las estructuras que realmente observamos. Sin embargo, la mayoría de las simulaciones existentes de este tipo se han aplicado a nuestro universo local, es decir, cerca de la Tierra, pero nunca para observaciones del universo lejano.
Un equipo de investigadores, dirigido por el investigador y primer autor del proyecto del Instituto Kavli de Física y Matemáticas del Universo, Metin Ata, y el profesor asistente del proyecto, Khee-Gan Lee, se interesó por estructuras lejanas como los protocúmulos de galaxias masivas, que son los ancestros de los cúmulos de galaxias actuales antes de que pudieran agruparse por su propia gravedad. Descubrieron que los estudios actuales sobre los protocúmulos distantes estaban a veces demasiado simplificados, es decir, se hacían con modelos simples y no con simulaciones.
"Queríamos intentar desarrollar una simulación completa del universo lejano real para ver cómo empezaban las estructuras y cómo terminaban", explica Ata.
El resultado fue COSTCO (COnstrained Simulations of The COsmos Field).
Lee dijo que desarrollar la simulación fue como construir una máquina del tiempo. Como la luz del universo lejano sólo llega a la Tierra ahora, las galaxias que los telescopios observan hoy son una instantánea del pasado.
"Es como encontrar una vieja foto en blanco y negro de tu abuelo y crear un vídeo de su vida", dijo.
En este sentido, los investigadores tomaron instantáneas de galaxias abuelas "jóvenes" del universo y luego adelantaron su edad para estudiar cómo se formarían los cúmulos de galaxias.
La luz de las galaxias que utilizaron los investigadores recorrió una distancia de 11.000 millones de años luz para 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, tanto si están aisladas como si están asociadas a una estructura mayor. Si no se tiene en cuenta el entorno, se obtienen respuestas completamente diferentes. Nosotros pudimos tener en cuenta el entorno a gran escala de forma consistente, porque tenemos una simulación completa, y por eso nuestra predicción es más estable", dijo Ata.
Otra razón importante por la que los investigadores crearon estas simulaciones fue para poner a prueba el modelo estándar de la cosmología, que se utiliza para describir la física del universo. Al predecir la masa final y la distribución final de las estructuras en un espacio determinado, los investigadores podrían desvelar discrepancias no detectadas anteriormente en nuestra comprensión actual del universo.
Gracias a sus simulaciones, los investigadores pudieron encontrar pruebas de tres protocúmulos de galaxias ya publicadas y descartar una estructura. Además, pudieron identificar otras cinco estructuras que se formaron de forma consistente en sus simulaciones. Entre ellas se encuentra el proto-supercúmulo Hyperion, el mayor y más temprano proto-supercúmulo conocido en la actualidad, que tiene una masa 5.000 veces superior a la de nuestra Vía Láctea, y que los investigadores descubrieron que colapsará en un gran filamento de 300 millones de años luz.
Su trabajo ya se está aplicando a otros proyectos, como los destinados a estudiar el entorno cosmológico de las galaxias y las líneas de absorción de cuásares lejanos, por citar algunos.
Fuentes, créditos y referencias:
Metin Ata et al, Predicted future fate of COSMOS galaxy protoclusters over 11 Gyr with constrained simulations, Nature Astronomy (2022). DOI: 10.1038/s41550-022-01693-0