La simulación masiva del universo: cómo se forman y mueren las galaxias

La formación de las galaxias, de acuerdo a los expertos, se convierte en una especie de “danza” verdaderamente compleja entre la energía y la materia, la cual tiende a ocurrir en un escenario que abarcaría miles de millones de años en total, y proporciones simplemente cósmicas. Una simulación masiva del universo puede ser perfectamente capaz […]

La formación de las galaxias, de acuerdo a los expertos, se convierte en una especie de “danza” verdaderamente compleja entre la energía y la materia, la cual tiende a ocurrir en un escenario que abarcaría miles de millones de años en total, y proporciones simplemente cósmicas. Una simulación masiva del universo puede ser perfectamente capaz de recrear, de forma total y completamente digital, no solo los agujeros negros o las galaxias, sino también la vida de las estrellas. Es parte del trabajo llevado a cabo por Richard Bower, investigador de la Universidad de Durham (en el Reino Unidos) y su equipo, quienes han conseguido crear una simulación por ordenador de aproximadamente mil millones de años luz de diámetro, capaz de modelar decenas de miles de galaxias. Hoy queremos hablarte sobre ello.

La simulación masiva del universo

Recientemente un equipo internacional de científicos ha creado un modelo a gran escala que ha pasado a convertirse en el más detallado del Universo hasta la fecha, la cual ha sido bautizada con el nombre de TNG50. Se trata de un auténtico “Universo virtual”, de unos 230 millones de años de luz de ancho, que contendría docenas de miles de galaxias en evolución, con niveles de detalle que antes solo podían visualizarse en modelos de galaxia única (e individual).

Entre otros aspectos, la simulación rastreó más de 20 mil millones de partículas que representarían la conocida como materia oscura, así como gases, estrellas y agujeros negros supermasivos, durante un período de 13.8 mil millones de años.

Así, la resolución y la escala sin precedentes de esta simulación, permitió a los investigadores recopilar datos y una valiosísima información sobre el pasado de nuestro propio universo, revelando por ejemplo cómo varias galaxias de formas extrañas se transformaron, y cómo las distintas explosiones estelares y los agujeros negros desencadenaron esta enorme evolución galáctica.

Se trata de una simulación que, por el momento, sería la última creada por el Proyecto IllustrisTNG, que como objetivo persigue la construcción de una imagen completa de cómo evolucionó nuestro universo desde el Bing Bang, al producir para ello un universo a gran escala, pero sin tener que sacrificar los detalles más finos de galaxias individuales.

¿Y en qué consisten estas simulaciones? En realidad son enormes conjuntos de datos donde es posible aprender bastante diseccionando y entendiendo la formación y evolución de las galaxias en el interior de ellas.

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Pero esta necesidad de atención al máximo detalle, como es de imaginar, tiene su costo: para realizar la simulación se necesitaron 16.000 núcleos de procesador de la supercomputadora Hazel Hen (en Stuttgart, Alemania), funcionando de forma continua durante algo más de un año. De hecho, si este cálculo lo hubiera hecho un único sistema procesador se habrían tardado 15.000 años.

De acuerdo a los expertos, lo interesante de esta simulación es que se han observado fenómenos que no se habían programado explícitamente en el código de simulación, los cuales tienden a surgir de forma natural, a partir de la compleja interacción de los ingredientes físicos básicos presentes en el universo.

Se trataría, por tanto, de un fenómeno ciertamente emergente que podría ser esencial para entender, entre otros aspectos, por qué nuestro universo aparece tal y como es hoy, 13.8 mil millones de años después de que se produjera el Bing Bang.

Origen del Universo

Así, este proyecto ofreció la posibilidad a los investigadores de ver de primera mano cómo las galaxias pueden haber emergido de las turbulentas nubes de gas presentes poco después del nacimiento del universo. Por ejemplo, descubrieron que las galaxias en forma de discos, tan comunes en nuestro vecindario cósmico, surgieron de manera natural dentro de su simulación, produciendo estructuras internas, incluyendo brazos espirales, barras y protuberancias que se extienden desde sus agujeros negros supermasivos centrales.

De esta forma, cuando compararon la simulación del universo generado por ordenador con las observaciones de la vida real, descubrieron que su población de galaxias era cualitativamente consistente con la realidad.

A pesar de estos hallazgos iniciales, el equipo de investigadores está, en realidad, lejos de acabar de diseccionar su modelo. En cualquier caso, planean publicar todos los datos de la simulación con el fin de permitir que los astrónomos de todo el mundo estudien su cosmos virtual.

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