Uma equipe internacional de astrônomos realizou o que se acredita ser a maior simulação cosmológica já criada. Esta simulação não apenas rastreia a matéria escura, mas também a matéria ordinária – como planetas, estrelas e galáxias, por exemplo – proporcionando um vislumbre da evolução do Universo.

Para quem tem pressa:

  • Uma equipe internacional de astrônomos realizou a maior simulação cosmológica já feita, rastreando a evolução de todos os componentes do Universo, incluindo matéria escura e ordinária;
  • Este feito é especialmente relevante considerando o grande volume de dados coletados por telescópios espaciais como o James Webb (da NASA) e o Euclid (da ESA);
  • As simulações desempenham um papel crucial na interpretação científica desses dados, conectando as previsões teóricas às observações reais;
  • Os astrônomos proporcionam uma compreensão mais completa da dinâmica do Universo e podem finalmente esclarecer tensões observadas entre diferentes medições cosmológicas.

Denominadas de simulações Flamingo, elas calculam a evolução de todos os componentes do Universo de acordo com as leis da física. À medida que a simulação avança, galáxias virtuais e aglomerados emergem.

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Três estudos foram publicados no Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: um detalhando os métodos, outro apresentando as simulações e um terceiro analisando a precisão da reprodução da estrutura em larga escala do Universo.

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Maior simulação cosmológica do mundo

Montagem com telas de simulação cosmológica
Aglomerado de galáxias massivo, mostrando a temperatura do gás, a densidade da matéria escura e uma observação virtual de raios X (Imagem: Josh Borrow, Flamingo e Virgo Consortium)

O feito dos pesquisadores se torna ainda mais significativo num cenário onde equipamentos como o James Webb e o Euclid – telescópios espaciais das agências espaciais dos EUA (NASA) e da Europa (ESA), respectivamente – coletam volumes impressionantes de dados sobre galáxias, quasares e estrelas.

As simulações, como as realizadas pelo projeto Flamingo, desempenham um papel vital na interpretação científica desses dados, estabelecendo a ponte entre as previsões teóricas e as observações feitas.

De acordo com as teorias, as propriedades de nosso universo são determinadas por um punhado de números chamados “parâmetros cosmológicos” – seis deles, na versão mais simplificada. A precisão com que esses parâmetros podem ser medidos de diversas maneiras é notável.

No entanto, surge um dilema quando se compara as medições baseadas nas propriedades do fundo cósmico de micro-ondas (CMB) com aquelas obtidas através de técnicas que dependem da influência gravitacional das galáxias na luz, conhecido como lenteamento. Essas discrepâncias, conhecidas como ‘tensões’, podem indicar a necessidade de repensar o modelo padrão da cosmologia.

Relevância do projeto

Estrelas, planetas e galáxias espalhados pelo firmamento
(Imagem: Nasa/ESA)

As simulações por computador têm o potencial de desvendar as causas dessas tensões, ao fornecer informações sobre possíveis vieses nas medições. Até agora, as simulações que eram comparadas com observações rastreavam apenas a matéria escura fria.

No entanto, a contribuição da matéria ordinária não pode ser mais subestimada. Essa forma de matéria, que compõe apenas 16% da massa total do Universo, não é afetada apenas pela gravidade, mas também pela pressão do gás, o que pode resultar na expulsão de matéria de galáxias por meio de buracos negros ativos e supernovas.

Essa nova abordagem abre portas para se compreender não apenas a dinâmica da matéria escura, mas também a influência da matéria ordinária. Os resultados iniciais indicam que tanto neutrinos quanto matéria ordinária são essenciais para fazer previsões precisas. Mas as tensões entre diferentes observações cosmológicas ainda persistem.

Essa simulação em larga escala representa um avanço significativo e marca um novo marco na exploração do cosmos. Além disso, a riqueza de dados virtuais cria oportunidades para novas descobertas teóricas e testes de novas técnicas de análise, incluindo aprendizado de máquina.

Astrônomos agora podem usar essa tecnologia para fazer previsões sobre universos virtuais aleatórios, possibilitando a medição dos valores dos parâmetros cosmológicos. Essa abordagem também oferece a capacidade de medir as incertezas correspondentes, fornecendo uma visão mais nítida sobre o efeito dos ventos galácticos.