Estas galaxias definitivamente están viviendo en una simulación.

Estudiar el universo es difícil. Realmente difícil. Como increíblemente, ridículamente difícil. Piensa en lo más difícil que hayas hecho en tu vida, porque estudiar el universo es, literalmente, exponencialmente mucho más difícil que lo que se te haya ocurrido. Estudiar el universo es difícil por dos razones: el espacio y el tiempo. Cuando miramos un objeto en el cielo nocturno, estamos mirando hacia atrás en el tiempo, ya que la luz de ese objeto ha tardado una cantidad finita de tiempo en llegar a tus ojos. la estrella Sirio es uno de los objetos más brillantes del cielo nocturno y se encuentra aproximadamente a 8,6 años luz de la Tierra. Esto significa que cuando lo miras, estás viendo cómo era hace 8,6 años, ya que la velocidad de la luz es finita de 186 000 millas por segundo y un año luz es el tiempo que tarda la luz en viajar en un año. Ahora piensa en algo mucho más lejano que Sirius, como el Big Bang, que supuestamente tuvo lugar hace 13.800 millones de años. Esto significa que cuando los científicos estudian el Big Bang, intentan retroceder en el tiempo 13.800 millones de años. Incluso con todos nuestros instrumentos científicos avanzados, es extremadamente difícil mirar hacia atrás en el tiempo. Es tan difícil que el Telescopio Espacial Hubble haya estado en el espacio desde 1990 y haya sido descubierto recientemente la estrella solitaria más lejana jamás detectada en el espacio exterior a 12.900 millones de años luz de distancia. Son 30 años de escanear los cielos, lo que es un testimonio de la inmensidad del universo y, por lo tanto, por qué estudiar el universo es difícil. Debido a que estudiar el universo es tan difícil, los científicos a menudo recurren a simulaciones por computadora, o modelos, para ayudar a acelerar el aspecto científico y, en última instancia, brindarnos una mejor comprensión de cómo funciona el universo sin esperar 30 años para el próximo gran descubrimiento.

en un estudio reciente Publicado en Nature Astronomy, 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 universo distante hace 11 mil millones de años. Esta es la primera vez que se realiza un estudio de este tipo.

Las simulaciones cosmológicas son cruciales para estudiar cómo el universo adquirió la forma que tiene hoy, pero muchas no suelen coincidir con lo que los astrónomos observan a través de los telescopios. La mayoría están diseñados para coincidir con el universo real solo en un sentido estadístico. Las simulaciones cosmológicas restringidas, por otro lado, están diseñadas para reproducir directamente las estructuras que realmente observamos en el universo. 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 distante.

Las capturas de pantalla de la simulación muestran (arriba) la distribución de materia correspondiente a la distribución de galaxias observada en un tiempo de viaje de la luz de 11 mil millones de años (cuando el universo tenía solo 2,76 mil millones de años, o el 20% de su edad actual), y (abajo ) la distribución de la materia en la misma región después de 11 mil millones de años luz o correspondiente a nuestro tiempo presente. (Crédito: Ata et al.)

Un equipo de investigadores, dirigido por el investigador del proyecto Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe y el primer autor Metin Ata y el profesor asistente del proyecto Khee-Gan Lee, estaban interesados ​​​​en estructuras distantes como protocúmulos de galaxias masivas, que son ancestros de la actual. cúmulos de galaxias antes de que pudieran agruparse bajo su propia gravedad. Descubrieron que los estudios actuales de protocúmulos distantes a veces estaban demasiado simplificados, lo que significa que se realizaron con modelos simples y no con simulaciones.

“Queríamos intentar desarrollar una simulación completa del universo distante real para ver cómo comenzaron las estructuras y cómo terminaron”, dijo Ata. Su resultado fue COSTCO (simulaciones COnstrained del campo COsmos).

Lee dijo que desarrollar la simulación fue muy parecido a construir una máquina del tiempo. Debido a que la luz del universo distante solo está llegando a la Tierra ahora, las galaxias que observan los telescopios hoy son una instantánea del pasado.

“Es como encontrar una foto antigua en blanco y negro de tu abuelo y crear un video de su vida”, dijo.

En este sentido, los investigadores tomaron instantáneas de galaxias abuelas “jóvenes” en el universo y luego avanzaron rápidamente su edad para estudiar cómo se formarían los cúmulos de galaxias. La luz de las galaxias que utilizaron los investigadores viajó 11 mil millones de años luz para llegar a nosotros, lo que significa estamos viendo cómo se veían hace 11 mil millones de años.

“Esto es algo muy importante para el destino de esas estructuras, ya sea que estén aisladas o asociadas con una estructura más grande. Si no tiene en cuenta el medio ambiente, obtendrá respuestas completamente diferentes. Pudimos tener en cuenta el entorno a gran escala de manera consistente porque tenemos una simulación completa, y es por eso que nuestra predicción es más estable”, dijo Ata.

Otra razón importante por la que los investigadores crearon estas simulaciones fue para probar el modelo estándar de cosmología, que se utiliza para describir la física del universo. Al predecir la masa final y la distribución final de las estructuras en cada espacio, los investigadores podrían revelar discrepancias no detectadas previamente en nuestra comprensión actual del universo.

Usando sus simulaciones, los investigadores pudieron encontrar evidencia de tres protocúmulos de galaxias ya publicados y desfavorecer una estructura. Además de eso, pudieron identificar cinco estructuras más que se formaron consistentemente en sus simulaciones. Esto incluye el protosupercúmulo Hyperion, el protosupercúmulo más grande y más antiguo conocido hoy en día que tiene 5000 veces la masa de nuestra galaxia, la Vía Láctea, que los investigadores descubrieron que se colapsará en un gran filamento de 300 millones de años luz.

Su trabajo ya se está aplicando a otros proyectos, incluidos aquellos para estudiar el entorno cosmológico de las galaxias y las líneas de absorción de cuásares distantes, por nombrar algunos.

cosmología es una rama de la astronomía que involucra el origen y la evolución del universo, desde el Big Bang hasta hoy y hacia el futuro. Los cosmólogos observan el universo entero desde el nacimiento hasta la muerte, en oposición a cada componente como estrellas y galaxias individuales. Un científico planetario podría estudiar una pequeña porción de la corteza de un pastel, mientras que los cosmólogos estudian todo el pastel a la vez. Cada vez que escuchas algo sobre teoría de cuerdas, materia oscura, energía oscura o la posibilidad de un multiverso, eso es cosmología. Es responsable de responder a las grandes preguntas, como ¿cómo llegó todo aquí y hacia dónde va?

Línea de tiempo del universo. (Crédito: NASA/ Archivos LAMBDA / Equipo científico de WMAP)

¿Qué nuevos descubrimientos harán los cosmólogos sobre la historia y el futuro del universo? ¡Solo el tiempo lo dirá, y es por eso que somos científicos!

Como siempre, ¡sigan haciendo ciencia y sigan mirando hacia arriba!

fuentes: británica, Museo Americano de Historia Natural, Revista Smithsonian, Naturaleza Astronomía, espacio.com

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