O Universo é vasto além da imaginação, contendo bilhões e bilhões de galáxias. Temos um bom controle sobre muitas dinâmicas galácticas, mas como esses objetos colossais se formam, crescem e mudam, ainda é algo que estamos lutando para entender.
Entre na UniverseMachine: software de simulação executado em um poderoso supercomputador, capaz de cultivar milhões de universos para que os cosmólogos possam estudar como eles evoluem com o tempo.
Podemos aprender muito com observação e dedução, é claro, mas as simulações por computador estão se mostrando uma ferramenta poderosa para nos ajudar a preencher as lacunas. Normalmente, eles são usados em escalas menores, mas neste caso, os pesquisadores usaram a UniverseMachine para percorrer quase toda a linha do tempo do nosso Universo - de cerca de 400 milhões de anos após o Big Bang, até agora.
"No computador, podemos criar muitos universos diferentes e compará-los com o real", disse o astrônomo Peter Behroozi, da Universidade do Arizona. "Isso nos permite inferir quais regras levaram ao que vemos".
Então foi o que eles fizeram. Sua simulação produziu mais de 8 milhões de universos, levando 400.000 horas de CPU, com os pesquisadores ajustando constantemente os parâmetros para observar como essas mudanças podem afetar o resultado final.
Eles descobriram que os universos simulados mais parecidos com o nosso universo real tinham regras físicas semelhantes.
E eles também descobriram que nossa compreensão da formação de estrelas pode ser um pouco ... bem, errada.
Acredita-se que as estrelas se formam quando densos nós e rugas em nuvens de gás - como nebulosas - colapsam sob seu próprio peso, dando início ao processo de acréscimo estelar. Mas também se acredita que tem que ser gás refrigerante; quanto mais quente for o gás, mais difícil será para as estrelas se formarem.
Acredita-se que evidências disso sejam encontradas nos buracos negros supermassivos no centro da maioria das galáxias. Quando estes estão ativos, eles aquecem o material ao redor deles, algo que pensávamos estar trabalhando para extinguir a formação de estrelas, mesmo quando o gás estava disponível.
Esse aquecimento também pode ser produzido pela explosão de estrelas. E a matéria escura - a misteriosa substância desconhecida que adiciona massa gravitacional ao Universo - também é pensada para aquecer o gás, então, portanto, pensava-se que isso também desempenhava um papel importante na prevenção da formação de estrelas.
Mas isso não é o que os pesquisadores viram em suas simulações.
"À medida que voltamos mais cedo e mais cedo no Universo, esperamos que a matéria escura seja mais densa e, portanto, o gás fique cada vez mais quente. Isso é ruim para a formação de estrelas, então pensamos que muitas galáxias no início O universo deveria ter parado de formar estrelas há muito tempo ", disse Behroozi .
"Mas nós encontramos o oposto: galáxias de um determinado tamanho eram mais propensas a formar estrelas em uma taxa mais alta, ao contrário da expectativa".
Quando a equipe executou simulações com a formação de estrelas apagadas, o resultado final mostrou um universo bem diferente do real, com as galáxias da cor errada: muito mais vermelho do que o esperado, devido à falta de estrelas mais jovens e mais azuis.
Mas quando a formação de estrelas não parou, o universo simulado parecia muito mais com o que vemos com nossos telescópios e olhos.
"Somos forçados a concluir que as galáxias formaram estrelas de forma mais eficiente nos primeiros tempos do que pensávamos", disse Behroozi .
"E o que isso nos diz é que a energia criada por buracos negros supermassivos e explosões de estrelas é menos eficiente em sufocar a formação de estrelas do que nossas teorias previram."
O que, por sua vez, significa que podemos precisar voltar para a prancheta para descobrir como as galáxias morrem .
A pesquisa foi publicada no Monthly Notices da Royal Astronomical Society .
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