El Universo es mucho más allá de la imaginación, y contiene miles de millones de galaxias. Tenemos un buen manejo de muchas dinámicas galácticas, pero la forma en que estos objetos colosales se forman, crecen y cambian sigue siendo algo que estamos luchando por entender.
Ingrese a UniverseMachine: el software de simulación se ejecuta en una supercomputadora poderosa, capaz de hacer crecer millones de universos para que los cosmólogos puedan estudiar cómo evolucionan con el tiempo.
Podemos aprender mucho de la observación y la deducción, por supuesto, pero las simulaciones por computadora están demostrando ser una herramienta poderosa para ayudarnos a llenar los vacíos. Por lo general, se usan en escalas más pequeñas, pero en este caso, los investigadores usaron la UniverseMachine para recorrer casi toda la línea de tiempo de nuestro Universo, desde alrededor de 400 millones de años después del Big Bang, hasta ahora.
"En la computadora, podemos crear muchos universos diferentes y compararlos con el real". dijo el astrónomo Peter Behroozi de la universidad de Arizona. "Eso nos permite inferir qué reglas condujeron a la que vemos".
Entonces eso fue lo que hicieron. Su simulación produjo más de 8 millones de universos, tomando 400,000 horas de CPU, con los investigadores ajustando constantemente los parámetros para observar cómo estos cambios podrían afectar el resultado final.
Descubrieron que los universos simulados más parecidos a nuestro propio Universo real tenían reglas físicas similares.
Y también descubrieron que nuestra comprensión de la formación de estrellas podría ser un poco … bueno, equivocada.
Se cree que las estrellas se forman cuando densos nudos y arrugas en las nubes de gas, como las nebulosas, colapsan bajo su propio peso, iniciando el proceso de acumulación estelar. Pero también se cree que tiene que ser gas refrigerante; cuanto más caliente es el gas, más difícil es que se formen estrellas.
Se cree que hay evidencia de esto en el supermasivo agujeros negros en el centro de la mayoría de las galaxias. Cuando estos están activos, calientan las cosas a su alrededor, algo que pensamos que estaba funcionando para apagar la formación de estrellas incluso cuando había gas disponible.
Este calentamiento también puede ser producido por la explosión de estrellas. Y materia oscura – También se cree que el misterioso material desconocido que agrega masa gravitacional al Universo – calienta el gas, por lo que se pensó que esto también jugó un papel en la prevención de la formación de estrellas.
Pero esto no es lo que los investigadores vieron en sus simulaciones.
"A medida que retrocedemos cada vez más temprano en el Universo, esperaríamos que la materia oscura sea más densa y, por lo tanto, el gas se esté calentando cada vez más. Esto es malo para la formación de estrellas, por lo que pensamos que muchas galaxias en los inicios El universo debería haber dejado de formar estrellas hace mucho tiempo " Behroozi dijo.
"Pero encontramos lo contrario: las galaxias de un tamaño dado tenían más probabilidades de formar estrellas a un ritmo más alto, en contra de lo esperado".
Cuando el equipo realizó simulaciones con formación de estrellas apagadas, el resultado final mostró un universo bastante diferente al real, con las galaxias del color equivocado: mucho más rojo de lo esperado, debido a la falta de estrellas más jóvenes y azules.
Pero cuando la formación estelar no se detuvo, el universo simulado se parecía mucho más a lo que vemos con nuestros telescopios y ojos.
"Nos vemos obligados a concluir que las galaxias formaron estrellas de manera más eficiente en los primeros tiempos de lo que pensábamos". Behroozi dijo.
"Y lo que esto nos dice es que la energía creada por los agujeros negros supermasivos y las estrellas en explosión es menos eficiente para sofocar la formación de estrellas de lo que predijeron nuestras teorías".
Lo que, a su vez, significa que es posible que tengamos que volver al tablero de dibujo para descubrir cómo las galaxias mueren.
La investigación ha sido publicada en el Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society.