Universul conține miliarde de galaxii, iar complexitatea sa întrece orice imaginație. Chiar dacă astronomii au studiat dinamica galaxiilor, modul cum se formează, cresc şi evoluează aceste obiecte cosmice colosale este încă necunoscut.

UniverseMachine este un software de simulare, care rulează pe supercomputere, cu ajutorul căruia se pot crea milioane de “universuri virtuale” astfel încât cosmologii să poată studia evoluţia acestora în timp.

Putem învăța multe despre Univers pe baza observațiilor astronomice și prin deducție, desigur, dar simulările computerizate se dovedesc un instrument puternic pe masa de lucru a oamenilor de ştiinţă.

Cercetătorii au folosit UniverseMachine pentru a studia aproape întreaga cronologie a Universului, de la aproximativ 400 de milioane de ani după Big Bang şi până în prezent.

„Pe computer putem crea multe universuri virtuale diferite pe care le putem compara cu cel real. Acest lucru ne ajută să deducem legile care au stat la baza evoluţiei Universului”, a declarat astronomul Peter Behroozi de la University of Arizona.

Evoluția Universului

Universul observat de telescopul spațial Hubble. Credit: NASA

Cu ajutorul lui UniverseMachine astronomii au efectuat o simulare în urma căreia au rezultat peste 8 milioane de universuri virtuale. Pentru aceasta au fost necesare 400.000 de ore de procesare pe un supercomputer, cercetătorii modificând constant parametrii simulării pentru a observa cum se modifică rezultatul final.

Cosmologii au descoperit că universurile virtuale sunt asemănătoare cu Universul real şi că evoluţia lor se desfăşoară pe baza unor legi fizice similare. De asemenea, se pare că actuala concepţie privind formarea stelelor ar trebui, parţial, revizuită.

Se crede că stelele se formează prin colapsul gravitaţional al unor nori de gaz, precum nebuloasele, care se prăbușesc sub propria lor greutate declanşând procesul de acumulare sau acreţia stelară. Pentru aceasta este însă necesar ca temperatura gazului să fie suficient de scăzută, deoarece cu cât gazul este mai fierbinte cu atât este mai greu să se formeze stele.

Găurile negre supermasive din centrul majorității galaxiilor reprezintă dovezi în acest sens. Atunci când acestea sunt active, ele încălzesc materia din jurul lor şi astronomii cred că acest efect opreşte formarea stelelor chiar și atunci când există suficient gaz.

Încălzirea gazului poate fi şi o consecinţă a exploziilor stelare sau prezenţei materiei întunecate, despre care oamenii de ştiinţă cred că a avut un rol important în oprirea formării stelelor.

Cu toate acestea, cercetătorii au observat altceva în simulările lor.

„Pe măsură ce ne-am întors în timp către începutul Universului, ne-am așteptat ca materia întunecată să fie mai densă și, prin urmare, gazul să fie din ce în ce mai fierbinte. Acest lucru este defavorabil formării stelelor, astfel încât am presupus că în multe dintre galaxiile de la începutul Universului formarea stelelor a încetat cu mult timp în urmă.

Cu toate acestea, am observat contrariul: ritmul formării stelelor în galaxiile având o anumită mărime era mai mare, contrar așteptărilor noastre”, a declarat Behroozi.

Atunci când cercetătorii au efectuat simularea în cazul încetării formării stelelor, rezultatul final a condus la un univers cu totul diferit de cel real. Culoarea galaxiilor era diferită: mult mai roşie ca urmare a lipsei stelelor tinere, care sunt albastre.

În condiţiile în care formarea stelelor nu s-a oprit, universul simulat era mult mai asemănător cu ceea ce putem observa în prezent cu ajutorul telescoapelor.

„Suntem nevoiți să concluzionăm că galaxiile din Universul timpuriu au format stele într-un mod mai eficient decât am crezut, iar acest lucru este un indiciu că energia creată de găurile negre supermasive și de stelele care explodează nu afectează atât de mult formarea stelelor precum rezultă din teoriile noastre”, a declarat Behroozi.

Această constatare ridică noi semne de întrebare cu privire la modul cum mor galaxiile.

Sursă: Science Alert