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Novas simulações mostram evolução de galáxias nos últimos 11 bilhões de anos

Um dos problemas em estudar objetos distantes no espaço é que estamos essencialmente olhando para o passado. Quando observamos uma galáxia a bilhões de anos-luz de nós, estamos vendo como ela era bilhões de anos atrás. Mas como ela se desenvolveu desde então? Como é hoje? É esta a pergunta que um novo estudo tenta responder.

Em simulações do novo projeto COSTCO (COnstrained Simulations of The COsmos Field), o ciclo de vida completo de grupos de galáxias observadas a 11 bilhões de anos-luz foi recriado. Conduzido por uma equipe de pesquisadores liderada por Metin Ata, pesquisador do instituto japonês de pesquisa Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe, o estudo é o primeiro do tipo já realizado, e pode ajudar cientistas a entender melhor como o universo se tornou o que é hoje.

Para este trabalho, a equipe estava interessada em investigar estruturas distantes, como os protoaglomerados de galáxias massivas; estes objetos são como “ancestrais” dos aglomerados de galáxias que conhecemos hoje, antes de colapsarem sobre sua própria gravidade. Eles notaram também que os estudos atuais de protoaglomerados distantes eram produzidos com modelos simples, e não com simulações.

Na parte superior da imagem, vemos a distribuição de matéria correspondente à galáxia como observada; na parte inferior, vemos uma simulação da mesma região após 11 bilhões de anos, ou seja, no momento atual (Imagem: Reprodução/Ata et al.)
Na parte superior da imagem, vemos a distribuição de matéria correspondente à galáxia como observada; na parte inferior, vemos uma simulação da mesma região após 11 bilhões de anos, ou seja, no momento atual (Imagem: Reprodução/Ata et al.)

A maioria das simulações cosmológicas é desenvolvida para corresponder ao universo real em termos estatísticos, mas existem também algumas projetadas para reproduzir diretamente as estruturas observadas — contudo, a maioria das simulações deste tipo foi aplicada somente ao universo local. Portanto, a maior parte delas representava somente o que estava perto da Terra, e não no universo distante.

As descobertas das simulações

Assim, Ata explica que a equipe decidiu experimentar desenvolver uma simulação do universo distante real, para verificar como as estruturas nasceram e o que se tornaram. Para isso, eles fotografaram as galáxias-avós enquanto eram “jovens”. Em seguida, eles avançaram a idade delas para estudar como os aglomerados galácticos seriam formados. “Isso é muito importante para o destino daquelas estruturas, estejam elas isoladas ou associadas a outras maiores”, explicou Ata.

“Se você não levar o ambiente em conta, receberá respostas completamente diferentes. Conseguimos levar o ambiente em larga escala em conta de forma consistente, porque temos uma simulação completa, e é por isso que nossa previsão é mais estável”, ressaltou ele, em um comunicado. No fim, as simulações permitiram que os pesquisadores encontrassem evidências de três protoaglomerados de galáxias já publicados.

Eles conseguiram desfavorecer uma estrutura e identificaram cinco outras estruturas consistentemente formadas nas simulações — entre elas, está o proto-superaglomerado Hyperion, o maior e mais antigo proto-superaglomerado que conhecemos. Ele tem 5 mil vezes a massa da Via Láctea, e os autores descobriram que deverá colapsar em um filamento de 300 milhões de anos-luz de comprimento.

Ainda, os pesquisadores puderam usar as simulações para testar o modelo padrão da cosmologia, o qual descreve a física do universo: ao prever a massa e distribuição final das estruturas em cada espaço, os autores conseguiram revelar discrepâncias em nosso entendimento do universo que, até então, estavam ocultas. O trabalho já está sendo aplicado em outros projetos, como estudos do ambiente cosmológico das galáxias e linhas de absorção de quasares distantes.

O artigo com os resultados do estudo foi publicado na revista Nature Astronomy.

Fonte: Canaltech

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