Universo virtual: modelo recria a evolução do cosmos

Aglomerado de galáxias surge em meio a uma imensa rede de matéria escura. Novo modelo de evolução do cosmos foi capaz de representar muitas das estruturas observadas pela astronomia moderna e propostas pela cosmologia. Crédito: Illustris Collaboration

Interessado em testar a validade da cosmologia moderna e sua eficiência na explicação dos fenômenos que observamos no cosmos, um grupo de pesquisadores criou um modelo da evolução do universo, inserindo todo o conhecimento que pensamos ter a respeito das condições presentes na origem deste.

A execução do programa em um supercomputador levou meses para ser concluída, e os resultados, divulgados na edição de 7 de maio da revista Nature, apresentaram um universo virtual bastante semelhante ao real, o que dá credibilidade ao modelo padrão da cosmologia.

Ilustrando

No vídeo abaixo (narrado em inglês), vê-se a evolução das matérias visível e escura — colorida em azul em alguns trechos do vídeo, formando uma “teia” regida pela atração gravitacional —, partindo de 12 milhões de anos após o Big Bang. A simulação, desenvolvida pelo físico Mark Vogelsberger, do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) e seus colegas, traduz-se em um cubo medindo 106,5 megaparsecs (cerca de 350 milhões de anos-luz) de aresta, porção representativa da totalidade do universo.

Outro feito significativo do modelo executado foi o de manter a boa resolução das estruturas de menor escala, como as galáxias — cujos formatos corresponderam aos das observáveis. De maneira impressionante, o modelo correlacionou a aglomeração de matéria escura ao surgimento de aglomerados de galáxias (conjuntos de galáxias interagindo gravitacionalmente entre si) bem como a composição química das mesmas.

Denominada Illustri, a simulação obteve resultados superiores aos de modelos anteriores, principalmente devido a “algarismos aprimorados” e ao fato de seus complexos cálculos incluírem uma ampla variedade de fenômenos da física, como os referentes à “formação de buracos negros supermaciços e seu efeito sobre seus ambientes”, explica Vogelsberger. (Entre as características do universo virtual, verificou-se que os primeiros buracos negros supermaciços situados no centro das galáxias, ao se alimentarem de matéria, aqueceram o gás intergaláctico através de gigantescas explosões.)

De acordo com Chris Brook, astrofísico da Universidade Autônoma de Madri, o modelo da equipe de Vogelsberger reproduz os diferentes tipos de galáxias do universo real, o que o torna uma defesa do modelo padrão da cosmologia.

Executado nos 8.000 processadores de um supercomputador ao longo de vários meses, o Illustri levaria quase 2 mil anos para produzir suas conclusões em um computador doméstico de última geração.

No entanto, apesar das semelhanças entre os universos real e virtual, algumas irregularidades surgiram, sendo a origem das galáxias de pouca massa, adiantada no modelo, um exemplo. Vogelsberger complementa que o objetivo agora é “tentar entender por que isto está ocorrendo e ver o que nos falta em termos da formação de galáxias”.

O crédito pelo vídeo apresentado neste artigo pertence à Nature e à Ilustris Collaboration.

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