Cada galaxia alberga un agujero negro supermasivo en su centro. Un nuevo modelo de computadora ahora muestra cómo estos monstruos de gravedad influyen en la estructura a gran escala de nuestro universo. El equipo de investigación incluye científicos del Instituto de Estudios Teóricos de Heidelberg HITS, HeidelbergUniversidad, los Institutos Max-Planck de Astronomía MPIA, Heidelberg y Astrofísica MPA, Garching, las universidades estadounidenses Harvard y el Instituto de Tecnología de Massachusetts MIT, así como el Centro de Astrofísica Computacional en Nueva York.El proyecto, "Illustris - The Next Generation" IllustrisTNG, es la simulación más completa de su tipo hasta la fecha. Basado en las leyes básicas de la física, la simulación muestra cómo evolucionó nuestro cosmos desde el Big Bang. Agregando al predecesor IllustrisIllustrisTNG incluye algunos de los procesos físicos que juegan un papel crucial en esta evolución por primera vez en una simulación tan extensa. Los primeros resultados del proyecto IllustrisTNG tienenahora se ha publicado en tres artículos en la revista Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society . Estos hallazgos deberían ayudar a responder preguntas fundamentales en cosmología.
Un universo realista fuera de la computadora
En sus puntos de intersección, la red cósmica de gas y materia oscura predicha por IllustrisTNG alberga galaxias bastante similares a la forma y el tamaño de las galaxias reales. Por primera vez, las simulaciones hidrodinámicas podrían calcular directamente el patrón de agrupamiento detallado de galaxias en el espacio.La comparación con los datos de observación, incluidas las encuestas más recientes de gran tamaño, demuestran el alto grado de realismo de IllustrisTNG. Además, las simulaciones predicen cómo cambia la red cósmica con el tiempo, en particular en relación con la "columna vertebral" subyacente de la materia oscura.cosmos. "Es particularmente fascinante que podamos predecir con precisión la influencia de los agujeros negros supermasivos en la distribución de la materia a grandes escalas", dice el investigador principal, el profesor Volker Springel HITS, MPA, Universidad de Heidelberg. "Esto es crucial parainterpretar de manera confiable las próximas mediciones cosmológicas "
La transformación más importante en el ciclo de vida de las galaxias
En otro estudio, el Dr. Dylan Nelson MPA pudo demostrar el importante impacto de los agujeros negros en las galaxias. Las galaxias formadoras de estrellas brillan intensamente en la luz azul de sus estrellas jóvenes hasta que un cambio evolutivo repentino termina la formación de estrellas,de modo que la galaxia se vuelva dominada por viejas estrellas rojas y se una a un cementerio lleno de galaxias "rojas y muertas". La única entidad física capaz de extinguir la formación de estrellas en nuestras grandes galaxias elípticas son los agujeros negros supermasivos en sus centros,"explica Nelson." Los flujos de salida ultrarrápidos de estas trampas de gravedad alcanzan velocidades de hasta el 10 por ciento de la velocidad de la luz y afectan a los sistemas estelares gigantes que son miles de millones de veces más grandes que el agujero negro comparablemente pequeño ".
Donde brillan las estrellas: nuevos hallazgos para las estructuras de las galaxias
IllustrisTNG también mejora la comprensión de los investigadores sobre la formación jerárquica de la estructura de las galaxias. Los teóricos argumentan que las galaxias pequeñas deben formarse primero y luego fusionarse en objetos cada vez más grandes, impulsados por la incesante atracción de la gravedad. Las numerosas colisiones de galaxias literalmente destrozan algunas galaxiasy dispersan sus estrellas en órbitas anchas alrededor de las grandes galaxias recién creadas, lo que debería darles un tenue brillo de fondo de luz estelar. Estos halos estelares pálidos predichos son muy difíciles de observar debido a su bajo brillo superficial, pero IllustrisTNG pudo simular exactamentelo que los astrónomos deberían buscar en sus datos. "Nuestras predicciones ahora pueden ser verificadas sistemáticamente por observadores", señala la Dra. Annalisa Pillepich MPIA, quien dirigió un estudio adicional de IllustrisTNG. "Esto arroja una prueba crítica para el modelo teórico deformación jerárquica de galaxias "
Astrofísica con un código especial y una supercomputadora
Para el proyecto, los investigadores desarrollaron una versión particularmente poderosa de su código de malla en movimiento altamente paralelo AREPO y lo usaron en la máquina Hazel Hen en el High-Performance Computing Center Stuttgart, la computadora central más rápida de Alemania, actualmente en el puesto 19 en el Top500IllustrisTNG es el proyecto de simulación hidrodinámica más grande hasta la fecha para el surgimiento de estructuras cósmicas. Para calcular una de las dos ejecuciones de simulación principales, se utilizaron más de 24,000 procesadores en el transcurso de más de dos meses para seguir la formación de millones de galaxias en unregión representativa del universo con casi mil millones de años luz de lado ". Gracias al tiempo de computación obtenido del Centro Alemán de Supercomputación de Gauss, hemos podido redefinir el estado del arte en este campo", explica Volker Springel.. "Las nuevas simulaciones produjeron más de 500 terabytes de datos de simulación. El análisis de esta enorme montaña de datos nos mantendrá ocupados en los años venideros, yomite muchas ideas nuevas y emocionantes sobre diferentes procesos astrofísicos "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Heidelberg para Estudios Teóricos HITS . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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