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Conheça a maior e mais ampla simulação do universo já feita

Por| Editado por Patricia Gnipper | 25 de Outubro de 2023 às 16h09

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Josh Borrow, the FLAMINGO team and the Virgo Consortium
Josh Borrow, the FLAMINGO team and the Virgo Consortium

A maior simulação do universo, contemplando sua evolução durante 13,75 bilhões de anos, foi produzida nos supercomputadores mais poderosos do mundo. Denominado Flamingo, o projeto destaca o desenvolvimento das estruturas em grande escala ao longo do tempo.

Simulações computacionais são uma peça fundamental para os astrofísicos, pois seus resultados são obtidos a partir de parâmetros e modelos matemáticos bem sucedidos em explicar as observações dos astrônomos. Caso a simulação e a realidade observada sejam compatíveis, os pesquisadores podem aprender mais sobre as propriedades do universo.

Liderada por Joop Schaye, do Observatório de Leiden, na Holanda, a equipe do projeto Flamingo criou uma espécie de caixa virtual que representa 10 bilhões de anos-luz de comprimento. Nela, inseriram 300 bilhões de partículas, cada uma com cerca de 130 massas solares, e deixaram as fórmulas da gravidade entrarem em ação.

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Depois de “preparar o terreno”, a equipe executou as propriedades físicas aplicadas no software e as imagens desde a origem do universo até os tempos atuais foram produzidas. Ao observar a evolução de estruturas a longa distâncias, vemos também como elas teriam sido há tempos.

Além da interação gravitacional da matéria escura, geralmente o foco da maioria das simulações desse tipo — já que estruturas em grande escala podem ser visualizadas por meio da distribuição de matéria escura do universo —, o Flamingo também considera os impactos que só a matéria bariônica (ou seja, não escura) poderia causar no cosmos.

Fenômenos cataclísmicos causados por objetos de matéria bariônica afetam seus vizinhos próximos, com potencial de estimular ou frear a evolução de galáxias, por exemplo. Além disso, o Flamingo também leva em consideração o comportamento dos neutrinos cósmicos, partículas elementares com massa muito pequena ainda não medida com precisão.

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É comum que cientistas usem simulações do universo para medir neutrinos ou mapear a matéria escura, entre outros componentes do cosmos em grande escala. Com o Flamingo, eles vão ter a oportunidade de realizar este trabalho com as imagens de evolução com a maior resolução já produzidas.

O Flamingo já realizou 28 simulações, com pequenas diferenças entre cada uma: mudanças na porção de matéria escura, na massa dos neutrinos, na influência dos núcleos galácticos ativos movidos por buracos negros supermassivos, entre outros parâmetros.

Agora, resta comparar cada um desses resultados com as observações feitas pelos maiores telescópios do mundo para determinar qual conjunto de propriedades resultou na simulação que se parece mais com a realidade. Isso vai aproximar os físicos de medições mais precisas.

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Mais de 50 milhões de horas, distribuídas entre 30 mil processadores, foram necessárias para a simulação ficar pronta. O supercomputador utilizado foi o DiRAC-COSMA8 da Universidade de Durham, no Reino Unido, e os resultados foram publicados em três artigos na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Fonte: The Flamingo Project, MNRAS (1, 2, 3)