Gli scienziati creano milioni di universi virtuali per comprendere la storia cosmica



Osservare l'universo attraverso i telescopi può fornire alcuni indizi su come galassie è venuto a esserlo, ma guardare milioni di universi virtuali su un supercomputer ha dato agli scienziati maggiori informazioni sulla formazione della galassia e sul ruolo che la materia oscura svolge in esso.

Un team di scienziati dell'Università dell'Arizona ha generato milioni di simulazioni dell'universo, ognuna seguendo una diversa teoria della formazione della galassia. Ogni universo simulato conteneva 12 milioni di galassie che si formarono tra 400 milioni di anni dopo il Big Bang e ai giorni nostri.

"Abbiamo raccolto 20 anni di osservazioni astronomiche", ha detto a Space.com Peter Behroozi, assistente professore presso il Dipartimento di Astronomia dell'Università dell'Arizona, che ha guidato lo studio. "Questo ci ha fornito molte informazioni sull'universo: quante galassie ci sono, quanto velocemente sembrano crescere, e sono molte vicine tra loro in una parte del cielo o sono distribuite casualmente."

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I risultati delle "macchine dell'universo virtuale" hanno rivelato qualcosa di sorprendente formazione stellare. Gli scienziati avevano comunemente creduto che la formazione stellare fosse meno efficiente nell'universo primordiale, con l'energia emessa da buchi neri e esplosioni di supernova pensato di soffocare la nascita di nuove stelle nelle galassie.

Tuttavia, il recente studio ha dimostrato che la formazione stellare potrebbe essere stata più efficiente nell'universo primordiale, suggerendo che i buchi neri e le stelle morenti svolgono un ruolo minore nella prevenzione della formazione stellare.

"Tutte le simulazioni precedenti sembravano indicare che le galassie non formano stelle così facilmente nell'universo primordiale", ha detto Behroozi. "Ma abbiamo trovato il contrario, quella formazione stellare era più efficiente mentre tornavamo nella storia antica dell'universo."

Nel giovane universo, il buchi neri supermassicci trovato nel centro della maggior parte delle galassie emetteva grandi quantità di energia mentre si nutrivano della materia circostante. Ciò ha impedito al gas di raffreddarsi e collassare nelle fitte tasche che danno vita alle stelle. Inoltre, le radiazioni emesse da esplosioni di supernova da stelle morenti impedirebbero al gas di raffreddarsi, come farebbe materia oscura, che era più denso nella prima storia cosmica e avrebbe mantenuto il gas ad alte temperature.

Per testare questa teoria, i ricercatori hanno creato universi simulati in cui le galassie continuavano a produrre stelle. In altri universi simulati, quelli in cui le galassie hanno smesso presto di produrre stelle, le galassie avevano un colore diverso da quelle che vediamo nel cielo.

"Quando la galassia smette di formare stelle … il colore della galassia cambierà da blu a rosso", Ha detto Behroozi. Questo perché tali galassie conterranno meno stelle blu luminose, che di solito si estinguono prima, ma avranno più stelle rosse che invecchiano.

"Se le galassie si comportassero come pensavamo e smettessimo di formare stelle in precedenza, il nostro universo reale verrebbe colorato in modo sbagliato", ha aggiunto Behroozi.

Behroozi e il suo team hanno dichiarato di voler utilizzare la macchina dell'universo virtuale, che ha impiegato un decennio per creare, per vedere come le forme delle galassie si sono evolute nel tempo.

Lo studio è stato pubblicato il 9 agosto nel Avvisi mensili della Royal Astronomical Society rivista.

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