Los agujeros negros supermasivos son un componente intrínseco de la mayoría de las galaxias de nuestro universo, pero los astrónomos no están muy seguros de cómo se originan y cómo influyen en la evolución galáctica. Sin embargo, sus impactos son claros. Las observaciones sugieren que estos gigantes supermasivos tienen el poder de estimular la formación de estrellas en sus galaxias anfitrionas, o detenerla en seco.
Para comprender cómo evolucionan los agujeros negros supermasivos y cómo impactan en la formación de galaxias, los astrofísicos recurren cada vez más a modelos cosmológicos complejos simulados por algunas de las supercomputadoras más poderosas del mundo. Los resultados de uno de esos modelos se han publicado en un trío de artículos y podría ser la clave para comprender algunos de los mayores misterios que se ciernen sobre la astrofísica moderna.
La (materia) web oscura
Parecido a una vasta red tridimensional, el cosmos está formado por materia oscura . Esta "materia" invisible constituye el 84,5 por ciento de toda la masa del universo y, sin embargo, no interactúa con la radiación electromagnética (es decir, la luz). Cree que está compuesto de partículas no bariónica, esto lo hace tener un efecto gravitacional que podemos observar indirectamente, sin embargo. Sabemos que está ahí fuera, simplemente no podemos verlo.
Debido a que hay tanta materia oscura, domina las interacciones gravitacionales, agrupándose, acorralando islas de materia "normal". Estas islas forman cúmulos masivos de galaxias que están conectadas por filamentos de materia oscura que a su vez están entrelazados con galaxias, como cuentas brillantes a lo largo de una cuerda invisible.
Dado que la materia oscura da forma literalmente al cosmos, debe ocupar un lugar central en cualquier simulación a gran escala del universo.
Creando un Universo Virtual
En la simulación cósmica más ambiciosa de su tipo, un equipo internacional de científicos ha creado su propio universo dentro de una computadora para comprender mejor la estructura a gran escala del cosmos. Se llama el proyecto " Illustris - The Next Generation " (IllustrisTNG). La simulación se basa en las leyes básicas de la física y muestra cómo la red cósmica de materia oscura ha evolucionado y dado forma a nuestro universo desde el Big Bang .
Los científicos construyeron IllustrisTNG usando un poderoso código llamado AREPO que ejecutaron en la computadora central más rápida de Alemania, la máquina Hazel Hen. El proyecto es la simulación hidrodinámica más grande hasta la fecha y puede modelar la aparición de estructuras cósmicas, según un comunicado . Una de las dos ejecuciones de simulación, que utilizó más de 24.000 procesadores , tardó dos meses en completarse y modeló la formación de millones de galaxias en un volumen simulado que mide mil millones de años luz de ancho.
En resumen, los investigadores arrojaron los ingredientes del universo en una caja virtual y dejaron que las leyes conocidas de la física hornearan un pastel cósmico. Y los resultados son asombrosos. Véalo usted mismo en el video :
"Las nuevas simulaciones produjeron más de 500 terabytes de datos de simulación. El análisis de esta enorme montaña de datos nos mantendrá ocupados durante los próximos años, y promete muchos conocimientos nuevos e interesantes sobre diferentes procesos astrofísicos", dijo el investigador principal Volker Springel, de la Universidad de Heidelberg. , Alemania.
Cómo matan los agujeros negros
En uno de los tres estudios relacionados publicados en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, se demostró el impacto de los agujeros negros en la evolución galáctica.
Las galaxias formadoras de estrellas, también conocidas como galaxias "starburst", están dominadas por la luz azul brillante de estrellas jóvenes que cobran vida. Sin embargo, a medida que pasa el tiempo, la formación de estrellas se apaga drásticamente, dejando solo las viejas estrellas rojas para dominar las galaxias moribundas (conocidas como galaxias "rojas y muertas"). Los astrónomos han estado tratando de comprender mejor qué causa que la formación de estrellas se apague y ahora, con la ayuda de IllustrisTNG, los investigadores tienen la esperanza de que este universo simulado pueda revelar el mecanismo del agujero negro que puede controlar la fertilidad de galaxias enteras.
"La única entidad física capaz de extinguir la formación de estrellas en nuestras grandes galaxias elípticas son los agujeros negros supermasivos en sus centros", dijo Dylan Nelson, del Instituto Max Planck de Astrofísica en Garching, Alemania. "Las salidas ultrarrápidas de estas trampas de gravedad alcanzan velocidades de hasta el 10 por ciento de la velocidad de la luz y afectan a sistemas estelares gigantes que son miles de millones de veces más grandes que el agujero negro comparativamente pequeño".
Las simulaciones teóricas del universo pueden ayudar a explicar las observaciones reales del cosmos. Con IllustrisTNG, los astrofísicos han obtenido una nueva y poderosa herramienta para comprender mejor los fenómenos misteriosos y, quizás, descubrir nuevos acertijos sobre nuestro universo en constante expansión.
Eso es interesante
¿Cuánto tiempo se necesitan unos pocos miles de computadoras en red para simular la Vía Láctea? Aproximadamente 700.000 horas , más o menos.
