Milhares de processadores, terabytes de dados e meses de computação ajudaram um grupo de investigadores na Alemanha a criar algumas das maiores simulações em alta resolução até agora realizadas de galáxias como a Via Láctea.

O trabalho realizado pelo Projeto Auriga, liderado pelo Dr. Robert Grand, do Heidelberger Institut fuer Theoretische Studien, surge na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Imagens de simulação da Via Láctea.
Composição de imagens da simulação. À esquerda – densidade de gás projetada do ambiente da galáxia, há aproximadamente 10 mil milhões de anos. Estão representadas estruturas de gás filamentosas que alimentam a galáxia principal, no centro. Ao meio – panorâmica de topo do disco de gás nos dias de hoje. É claramente visível em detalhe o padrão em espiral. À direita – o disco de gás, nos dias de hoje, mas visto de lado. O gás frio surge a azul, o morno a verde e o quente a vermelho. Crédito: Robert J. J. Grand, Facundo A. Gomez, Federico Marinacci, Ruediger Pakmor, Volker Springel, David J. R. Campbell, Carlos S. Frenk, Adrian Jenkins and Simon D. M. White.

Os astrónomos estudam a nossa e outras galáxias com telescópios e simulações, tentando compreender a sua estrutura e história.

Pensa-se que as galáxias espirais como a Via Láctea contêm centenas de milhares de milhões de estrelas, e enormes quantidades de gás e poeira.

A forma espiral é comum, com um enorme buraco negro no centro cercado por um bojo de velhas estrelas e braços curvados para fora onde se encontram estrelas relativamente jovens como o Sol.

No entanto, compreender de que forma evoluíram os sistemas como a nossa galáxia continua a ser uma questão fulcral na história do cosmos.

A enorme variedade de escalas (as estrelas, blocos de construção das galáxias, têm aproximadamente um bilião de vezes menos massa que as galáxias que integram), bem como a complexa física envolvida são um desafio formidável para qualquer modelo de computador.

Com a ajuda dos supercomputadores Hornet e SuperMUC, na Alemanha, e de um código de última geração, a equipa realizou, ao longo de vários meses, 30 simulações em alta resolução e 6 em muito alta resolução.

Densidade de matéria escura.
A densidade da matéria escura, 500 milhões de anos após o Big Bang, centrada no que se tornaria a Via Láctea. As cores vermelha, azul e amarela indicam regiões de baixa, média e alta densidade. Crédito: Robert J. J. Grand, Facundo A. Gomez, Federico Marinacci, Ruediger Pakmor, Volker Springel, David J. R. Campbell, Carlos S. Frenk, Adrian Jenkins and Simon D. M. White.

O código inclui um dos mais vastos modelos de física até à data. Envolve fenómenos como a gravidade, a formação de estrelas, a hidrodinâmica do gás, explosões de supernovas e, pela primeira vez, os campos magnéticos que permeiam o meio interestelar (gás e poeira entre as estrelas).

Na simulação, os buracos negros também cresceram, alimentando-se do gás em redor e libertando energia para a mais ampla galáxia.

Grand e a sua equipa ficaram encantados com os resultados da simulação: “O êxito do Projeto Auriga é que os astrónomos podem agora usar o nosso trabalho para acederem a informações importantes, como as propriedades das galáxias satélites e as estrelas muito velhas encontradas no halo que rodeia a Galáxia.”

A equipa também observou o efeito das galáxias mais pequenas, a espiralar, em alguns casos, para a galáxia maior, no início da sua história, num processo que poderia ter criado grandes discos espirais.

“Para uma galáxia espiral crescer, precisa de uma substancial quantidade de gás para formação de estrelas, à volta do bordo – as galáxias mais pequenas e ricas em gás que se movem suavemente em espiral em direção à nossa podem garantir esse fornecimento” acrescentou o Dr Grand.

Os cientistas vão agora combinar os resultados do Projeto Auriga com dados de outras investigações, como a missão Gaia, com vista a uma melhor compreensão de como as fusões e colisões deram forma a galáxias como a nossa.

Fonte da notícia: RAS

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