Clique para ampliar
Crédito da imagem: Vídeo cortesia da Loja N-Corpo da Universidade de Washington
A simulação:
"A formação Galaxy é realmente caótico", disse Kyle Stewart, principal autor do novo estudo publicado na edição de 20 de maio do Astrophysical Journal. "Isso nos levou vários processadores de computador cem, ao longo de meses de tempo, para simular e aprender mais sobre como esse processo funciona." Stewart, que está agora na Universidade Batista da Califórnia, em Riverside, Califórnia, completou a maior parte deste trabalho, enquanto no Laboratório de Propulsão a Jato da NASA em Pasadena, Califórnia
No início do universo, as galáxias se formaram fora de aglomerados de matéria, conectados por filamentos em uma teia cósmica gigante. Dentro das galáxias, pepitas de gás resfriado e condensado, transformando-se denso o suficiente para provocar o nascimento de estrelas. Nossa Via Láctea é uma galáxia espiral e seus bilhões de estrelas fizeram ela tomar a forma neste caminho.
O anterior modelo padrão de formação de galáxias, mostrava que o gás quente afundava para os centros de galáxias em expansão em todas as direções. Pensava-se que nuvens de gás se formaram para colidir entre si, enviando ondas de choque, que, em seguida, aquecia o gás. O processo é semelhante ao criando jatos e estrondos sonoros, apenas no caso de galáxias, o gás viaja em queda mais rápida do que a velocidade do som, empilhando-se em ondas. Eventualmente, o gás esfria e afunda para o centro galáctico. Este processo foi teorizado para ser lento, levando até 8 bilhões de anos.
Uma pesquisa recente desmentiu este cenário em galáxias menores, mostrando que o gás não é aquecido. Uma teoria alternativa "de modo frio" de formação de galáxias foi proposto em vez disso, o que sugere que o gás frio pode convergir ao longo dos filamentos em centros de galáxias. Stewart e seus colegas começaram a testar esta teoria e resolver os mistérios sobre como o gás frio entra em galáxias, bem como a taxa na qual ele forma espirais.
Desde que levariam bilhões de anos para assistir a uma galáxia crescer, a equipe simulou o processo de utilização de supercomputadores no JPL; Ames Research Center da NASA, em Moffett Field, na Califórnia, e da Universidade da Califórnia, Irvine. Eles realizaram quatro simulações diferentes da formação de uma galáxia como a nossa Via Láctea, a partir de apenas 57 milhões de anos após o Big Bang até os dias atuais.
As simulações começaram com os ingredientes a partir de galáxias - hidrogênio, hélio e matéria escura - e, em seguida, deixaram que as leis da física assumisse para criar suas obras-primas galácticas. Supercomputadores são necessários devido ao enorme número de interações.
"As simulações são como um gigantesco jogo de xadrez", disse Alyson Brooks, um co-autor do estudo e especialista em simulações de galáxias na Universidade de Wisconsin, Madison. "Para cada momento, temos que descobrir como uma partícula - a nossa peça de xadrez -. Deve mover-se com base nas posições de todas as outras partículas Há dezenas de milhões de partículas na simulação, para descobrir como as forças gravitacionais afetam cada partícula é demorado ".
Quando as misturas de galáxias estavam prontos, os pesquisadores inspecionando os dados, encontraram novas pistas sobre como os frios sumidouros de gases ia para nos centros de galáxias. Os novos resultados confirmam que os fluxos de gás frio ao longo dos filamentos e mostraram, pela primeira vez, que o gás está a rodar mais rápido do que em torno, como se acreditava anteriormente. As simulações também revelou que o gás está fazendo o seu caminho até os centros das galáxias mais rapidamente do que o que ocorre no "modo quente" de formação de galáxias, em cerca de 1 bilhão de anos.
"Nós descobrimos que as estruturas filamentosas que as galáxias são construídas em são fundamentais para a forma como eles acumulam ao longo do tempo, enfiando gás em los de forma eficiente", disse Leonidas Moustakas, um co-autor no JPL.
Os pesquisadores analisaram a matéria escura também - uma substância invisível, que compõem cerca de 85 por cento da matéria no universo. As galáxias se formaram de pedaços de matéria normal, a chamada matéria bariônica que é composta de átomos e matéria escura. As simulações mostraram que a matéria escura também está girando a uma velocidade maior ao longo dos filamentos, em espiral no centro da galáxia.
Os resultados ajudam a responder um enigma em astronomia sobre galáxias com discos grandes e o período dos materiais que giraram em torno deles, longe de seus centros. O frio de modo permite que essa rápida rotação, encaixe uma outra peça no quebra-cabeça quebra-cabeça de como as galáxias crescem.
"O objetivo da simulação de galáxias é compará-los com o que os telescópios observar e ver se realmente entender como construir uma galáxia", disse Stewart. "Ele nos ajuda faz sentido do universo real."
Outros autores do artigo são: James Bullock, da Universidade da Califórnia, em Irvine; Ariyeh Maller do New York City College of Technology, Brooklyn, NY, Jürg Diemand da Universidade de Zurique, na Suíça, e James Wadsley da Universidade McMaster, Hamilton, Ontario, Canadá.
JPL é gerida pelo Instituto de Tecnologia da Califórnia em Pasadena para a NASA.
Fonte: NASA
Nenhum comentário:
Postar um comentário