junio 25, 2022

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Los astrónomos crean simulaciones de «máquina del tiempo» para monitorear el ciclo de vida de las ciudades ancestrales de galaxias

Los científicos están desarrollando simulaciones de «máquinas del tiempo» que estudian el ciclo de vida de las galaxias ancestrales.

Muchos procesos en astrofísica tardan mucho tiempo, lo que dificulta el estudio de su evolución. Por ejemplo, la vida útil de una estrella como nuestro Sol es de unos 10 mil millones de años y las galaxias se forman en miles de millones de años.

Una forma en que los astrónomos se ocupan de esto es comparar diferentes objetos en diferentes etapas de evolución. Debido al tiempo que la luz viaja para llegar a nuestros telescopios, estos pueden ver objetos distantes. Por ejemplo, si miramos un objeto a 10 mil millones de años luz de distancia, lo vemos como era hace 10 mil millones de años.

Ahora, por primera vez, los investigadores han creado simulaciones que recrean directamente el ciclo de vida completo de algunas de las galaxias más grandes que se encontraron en el universo distante hace 11 mil millones de años, según un nuevo estudio publicado en la revista el 2 de junio de 2022. astronomía natural.

Las simulaciones cosmológicas son importantes hoy en día para estudiar cómo se formó el universo, pero muchos astrónomos generalmente no se ajustan a lo que observan con telescopios. La mayoría están diseñados para adaptarse al universo real solo en un sentido estadístico. Las simulaciones cosmológicas controladas, por otro lado, están diseñadas para recrear directamente las estructuras que realmente observamos en el universo. Sin embargo, la mayoría de las simulaciones de este tipo se han aplicado a nuestro universo local, es decir, cerca de la Tierra, pero nunca se han utilizado para observaciones de universos distantes.

Un equipo de investigadores dirigido por Medin Atta, investigador del proyecto y primer autor del Instituto Cowley de Física y Matemáticas del Universo, y el profesor asistente del proyecto Kee-Kan Lee, estaban interesados ​​en estructuras distantes como los protocúmulos de galaxias masivas que son los antepasados de hoy. Antes de que las galaxias se acumulen bajo su propia atracción gravitacional. Descubrieron que los estudios actuales de protocúmulos distantes a veces eran exagerados, es decir, no se realizaron con modelos y simulaciones simples.

Capturas de pantalla de la simulación de la máquina del tiempo

Capturas de pantalla de la simulación (arriba) Distribución de un objeto similar a la observación de la galaxia observada durante el viaje de la luz de 11 mil millones de años (cuando el universo tenía 2,76 mil millones de años o el 20% de su edad actual), y (abajo) 11 mil millones de años luz después o simplemente la distribución de la materia en la misma región. Crédito: Atta et al.

«Queremos intentar crear una simulación completa del universo distante real, para ver cómo comenzaron y terminaron las estructuras», dijo Atta.

Su resultado es COSTCO (Restricted Simulation of the Cosmos Field).

Crear una simulación es como construir una máquina del tiempo, dijo Lee. Ahora que la luz del universo distante llega a la Tierra, los telescopios de las galaxias son una instantánea del pasado.

“Es como encontrar una foto antigua en blanco y negro de tu abuelo y hacer un video de su vida”, dijo.

En este sentido, los investigadores tomaron instantáneas de las galaxias de los abuelos «jóvenes» en el universo y luego enviaron su edad rápida para estudiar cómo se formaron los cúmulos de galaxias.

La luz de la galaxia utilizada por los investigadores viajó 11 mil millones de años luz para llegar a nosotros.

Es muy difícil tener en cuenta el entorno a gran escala.

«Si esas estructuras están aisladas o asociadas con una estructura más grande es muy importante para su destino. Si no se tiene en cuenta el medio ambiente, se obtendrán respuestas completamente diferentes», dijo Atta.

Otra razón importante para que los investigadores creen estas simulaciones es probar el modelo estático cosmológico utilizado para describir la física del universo. Al predecir la masa final y la distribución final de las estructuras en un espacio determinado, los investigadores pueden revelar contradicciones no descubiertas previamente en nuestra comprensión actual del universo.

Usando sus simulaciones, los investigadores pudieron encontrar evidencia de tres protocúmulos de galaxias ya publicados y refutar una estructura. Además de eso, pudieron identificar cinco estructuras más que evolucionan constantemente en sus simulaciones. Esto incluye el Hyperion Proto-Supercluster, el Proto-Supercluster más grande y más antiguo conocido en la actualidad, con 5000 veces nuestro propio peso.[{» attribute=»»>Milky Way galaxy, which the researchers found out it will collapse into a large 300 million light year filament.

Their work is already being applied to other projects including those to study the cosmological environment of galaxies, and absorption lines of distant quasars to name a few.

Details of their study were published in Nature Astronomy on June 2.

Reference: “Predicted future fate of COSMOS galaxy protoclusters over 11 Gyr with constrained simulations” by Metin Ata, Khee-Gan Lee, Claudio Dalla Vecchia, Francisco-Shu Kitaura, Olga Cucciati, Brian C. Lemaux, Daichi Kashino and Thomas Müller, 2 June 2022, Nature Astronomy.
DOI: 10.1038/s41550-022-01693-0

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