FLAMINGO: Estas simulaciones muestran cómo surgió el universo con sus galaxias y cúmulos de galaxias
FLAMINGO es la simulación por ordenador más grande de todos los tiempos. Muestra cómo la materia oscura, la materia ordinaria y la energía oscura evolucionaron con el tiempo hasta convertirse en galaxias y cúmulos de galaxias y, por tanto, permiten sacar conclusiones sobre la formación del cosmos.
Investigadores de los Países Bajos han utilizado un superordenador para crear la simulación del cosmos más grande hasta la fecha. La simulación muestra cómo se podrían haber formado galaxias y cúmulos de galaxias a partir de materia oscura, materia ordinaria y neutrinos.
FLAMINGO interpreta los datos recopilados de telescopios y observatorios espaciales y simula los procesos en el universo basándose en teorías comunes. Estas simulaciones son importantes porque comparan información y datos reales con predicciones de teorías científicas.
Cómo se crearon las simulaciones
En las simulaciones por ordenador, los investigadores siguieron la formación de estructuras en la materia oscura, la materia ordinaria y los neutrinos. Roi Kugel, estudiante de doctorado en la Universidad de Leiden, explica que el efecto de los vientos galácticos se creó mediante aprendizaje automático.
Se compararon las predicciones de muchas simulaciones diferentes de pequeños volúmenes con las masas de galaxias observadas y la distribución del gas en los cúmulos de galaxias.
Los investigadores simularon el modelo utilizando una supercomputadora en diferentes volúmenes cósmicos y con diferentes resoluciones. Además, variaron los parámetros del modelo, incluida la fuerza de los vientos galácticos, la masa de los neutrinos y los parámetros cosmológicos en simulaciones con volúmenes ligeramente más pequeños pero aún grandes.
En la simulación más grande se utilizan 300 mil millones de elementos de resolución, un cubo con aristas que miden diez mil millones de años luz. (Un elemento de resolución es igual a la masa de una galaxia pequeña). Esta es la simulación cosmológica por computadora más grande jamás realizada utilizando materia ordinaria.
¿Qué hace que el modelo sea especial?
La mayoría de las simulaciones cosmológicas por computadora de nuestro universo se han centrado hasta ahora en modelar la materia oscura, ya que constituye el componente principal de la materia. Aunque la materia bariónica normal constituye sólo el 15 por ciento de la masa total del universo, puede tener una influencia importante en cómo se distribuye la materia cósmica en distancias pequeñas.
"Aunque la materia oscura domina la gravedad, no se puede seguir ignorando la contribución de la materia ordinaria", dice el líder de la investigación Joop Schaye de la Universidad de Leiden, "porque podría ser similar a las discrepancias entre los modelos y las observaciones".
Los resultados iniciales mostrarían que tanto los neutrinos como la materia ordinaria son esenciales para realizar predicciones precisas. "Pero no eliminan las tensiones entre las diferentes observaciones cosmológicas", afirma Schaye. Por ejemplo, los vientos galácticos impulsados por agujeros negros supermasivos y explosiones de supernovas pueden frenar el crecimiento de las galaxias.
Los conocimientos obtenidos de las simulaciones pueden sugerir que es necesario cuestionar nuestro modelo estándar de cosmología. Porque si se pueden descartar errores en el análisis, es posible que la física tenga que proporcionar nuevas explicaciones.
Las simulaciones de FLAMINGO representan un avance significativo en la investigación cosmológica y podrían aclarar discrepancias fundamentales en la comprensión actual del universo.
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Referencia de la nota:
Joop Schaye et al. (2023): The FLAMINGO project: cosmological hydrodynamical simulations for large-scale structure and galaxy cluster surveys, in: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS), 526, 4, 4978–5020. https://doi.org/10.48550/arXiv.2306.04024