Investigadores crean simulaciones de «máquina del tiempo» que examinan el ciclo de vida de las ciudades ancestrales de galaxias (con video)

Investigadores crean simulaciones de «máquina del tiempo» que examinan el ciclo de vida de las ciudades ancestrales de galaxias (con video)


06 junio 2022

(Noticias de Nanowerk) Por primera vez, los investigadores han creado simulaciones que recrean directamente el ciclo de vida completo de algunos de los cúmulos de galaxias más grandes observados en el Universo distante hace 11 mil millones de años, informa un nuevo estudio en astronomía natural («Destino futuro previsto de los protocúmulos de galaxias COSMOS de más de 11 Gyr con simulaciones limitadas»).

Las simulaciones cosmológicas son cruciales para estudiar cómo el Universo adquirió su forma actual, pero normalmente muchas no coinciden 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 destinadas a 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, cercano a la Tierra, pero nunca para observaciones del Universo lejano.

Un equipo de investigadores dirigido por el investigador del proyecto y primer autor Metin Ata del Instituto Kavli para la Física y Matemáticas del Universo y el asistente del proyecto, el profesor Khee-Gan Lee, se interesó en estructuras distantes como los protocúmulos de galaxias masivas que son ancestros del presente. día cúmulos de galaxias antes de que pudieran agruparse bajo su propia gravedad. Descubrieron que los estudios actuales de protocúmulos distantes a veces se simplificaban demasiado, lo que significa que se realizaron con modelos simples en lugar de simulaciones.

«Queríamos tratar de 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). Distribución de la materia en la galaxia observada Las capturas de pantalla de la simulación muestran (arriba) la distribución de materia correspondiente a la distribución observada de galaxias 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 dentro de su Región después de 11 mil millones de años luz o equivalente a nuestro tiempo presente. (Imagen: Ata et al.)

Lee dijo que desarrollar la simulación es similar a construir una máquina del tiempo. Dado que la luz del Universo distante recién ahora llega a la Tierra, los telescopios de galaxias observados 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.

Con eso en mente, los investigadores tomaron instantáneas de las galaxias abuelas «jóvenes» en el Universo y luego avanzaron rápidamente sus edades para estudiar cómo se formarían los cúmulos de galaxias.

La luz de las galaxias que usaron los investigadores viajó una distancia de 11 mil millones de años luz para llegar a nosotros.

El mayor desafío fue tener en cuenta la gran área que lo rodea.

«Esto es muy importante para el destino de estas estructuras, ya sea aisladas o conectadas a una estructura más grande. Si no tiene en cuenta el medio ambiente, obtendrá respuestas completamente diferentes. Hemos podido dar cuenta de manera consistente del entorno a gran escala porque tenemos una simulación completa, y es por eso que nuestra predicción es más sólida», 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 de las estructuras en un espacio determinado, los investigadores podrían descubrir discrepancias no descubiertas previamente en nuestra comprensión actual del Universo.

Con sus simulaciones, los investigadores pudieron encontrar evidencia de tres protocúmulos de galaxias publicados anteriormente y rechazar una estructura. Además, pudieron identificar otras cinco estructuras que se formaron repetidamente en sus simulaciones. Estos incluyen el protosupercúmulo Hyperion, el protosupercúmulo más grande y más antiguo conocido en la actualidad, 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 los que estudian el entorno cosmológico de las galaxias y las líneas de absorción de cuásares distantes, por nombrar algunos.



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