Simulación Hidrodinámica Predice una Red Cósmica a Gran Escala con Gran Detalle Estructural

Dirigidos por el investigador principal, Volker Springel, del Instituto de Estudios Teóricos de Heidelberg, astrofísicos de los Institutos Max Planck de Astronomía (MPIA, Heidelberg) y de Astrofísica (MPA, Garching), la Universidad de Harvard, el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) y el Centro de Astrofísica Computacional (CCA) del Instituto Flatiron, desarrollaron y programaron el nuevo modelo de simulación del universo, denominado Illustris: The Next Generation, o IllustrisTNG.

El modelo es la simulación del universo más avanzada de su clase, afirma Shy Genel, investigador científico asociado del CCA que ayudó a desarrollar y perfeccionar IllustrisTNG. El detalle y la escala de la simulación permiten a Genel estudiar cómo se forman, evolucionan y crecen las galaxias en paralelo a su actividad de formación estelar. "Cuando observamos las galaxias con un telescopio, sólo podemos medir ciertas cantidades", afirma. "Con la simulación, podemos seguir todas las propiedades de todas estas galaxias. Y no sólo el aspecto actual de la galaxia, sino toda su historia de formación". La cartografía de las formas de evolución de las galaxias en la simulación ofrece una visión de cómo podría haber sido nuestra propia Vía Láctea cuando se formó la Tierra y cómo podría cambiar nuestra galaxia en el futuro, dice.

Mark Vogelsberger, profesor adjunto de física del MIT y del Instituto Kavli de Astrofísica e Investigación Espacial del MIT, ha trabajado en el desarrollo, prueba y análisis de las nuevas simulaciones IllustrisTNG. Junto con los investigadores postdoctorales Federico Marinacci y Paul Torrey, Vogelsberger ha estado utilizando IllustrisTNG para estudiar las firmas observables de los campos magnéticos a gran escala que impregnan el universo.

"La alta resolución de IllustrisTNG, combinada con su sofisticado modelo de formación de galaxias, nos permitió explorar estas cuestiones de los campos magnéticos con más detalle que con cualquier otra simulación cosmológica anterior", afirma Vogelsberger, uno de los autores de los tres artículos publicados hoy en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

IllustrisTNG es un modelo sucesor de la simulación original de Illustris desarrollada por el mismo equipo de investigación, pero se ha actualizado para incluir algunos de los procesos físicos que desempeñan papeles cruciales en la formación y evolución de las galaxias.

Al igual que Illustris, el proyecto modela un universo con forma de cubo más pequeño que el nuestro. Esta vez, el proyecto ha seguido la formación de millones de galaxias en una región representativa de un universo con casi mil millones de años luz por lado (frente a los 350 millones de años luz por lado de hace sólo cuatro años). lllustrisTNG es el mayor proyecto de simulación hidrodinámica hasta la fecha para la aparición de estructuras cósmicas, afirma Springel, también del MPA y la Universidad de Heidelberg.

La red cósmica de gas y materia oscura predicha por IllustrisTNG produce galaxias bastante similares a las reales en forma y tamaño. Por primera vez, las simulaciones hidrodinámicas pudieron calcular directamente el patrón detallado de agrupación de las galaxias en el espacio. En comparación con los datos de observación -como los proporcionados por el potente Sloan Digital Sky Survey- las simulaciones de IllustrisTNG demuestran un alto grado de realismo, afirma Springel.

Además, las simulaciones predicen cómo cambia la red cósmica a lo largo del tiempo, especialmente en relación con la materia oscura que subyace en el cosmos. "Resulta especialmente fascinante que podamos predecir con precisión la influencia de los agujeros negros supermasivos en la distribución de la materia a grandes escalas", afirma Springel. Esto es crucial para interpretar de forma fiable las próximas mediciones cosmológicas".

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