Gli screenshot della simulazione mostrano (in alto) la distribuzione della materia corrispondente alla distribuzione della galassia osservata in un tempo di viaggio della luce di 11 miliardi di anni (quando l'Universo aveva solo 2,76 miliardi di anni o il 20% della sua età attuale) e (in basso) il distribuzione della materia nella stessa regione dopo 11 miliardi di anni luce o corrispondente al nostro tempo presente. Credito:Ata et al.
Per la prima volta, i ricercatori hanno creato simulazioni che ricreano direttamente l'intero ciclo di vita di alcune delle più grandi raccolte di galassie osservate nel lontano universo 11 miliardi di anni fa, riporta un nuovo studio in Nature Astronomy .
Le simulazioni cosmologiche sono cruciali nel determinare in che modo l'universo è diventato la forma che è oggi, ma molte in genere non corrispondono a ciò che gli astronomi osservano attraverso i telescopi. La maggior parte sono progettati per corrispondere all'universo reale solo in senso statistico. Le simulazioni cosmologiche vincolate, d'altra parte, sono progettate per riprodurre direttamente le strutture che osserviamo effettivamente. Tuttavia, la maggior parte delle simulazioni esistenti di questo tipo sono state applicate al nostro universo locale, cioè vicino alla Terra, ma mai per le osservazioni dell'universo lontano.
Un team di ricercatori, guidato dal ricercatore del progetto Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe Project e primo autore Metin Ata e il professore assistente al progetto Khee-Gan Lee, erano interessati a strutture lontane come enormi protocluster di galassie, che sono gli antenati dei giorni nostri ammassi di galassie prima che potessero aggregarsi sotto la loro stessa gravità. Hanno scoperto che gli studi attuali sui protocluster distanti a volte erano eccessivamente semplificati, il che significa che erano stati eseguiti con modelli semplici e non simulazioni.
"Volevamo provare a sviluppare una simulazione completa dell'universo reale distante per vedere come sono nate le strutture e come sono finite", ha affermato Ata.
Il loro risultato è stato COSTCO (COstrained Simulations of The Cosmos Field).
Lee ha detto che lo sviluppo della simulazione è stato molto simile alla costruzione di una macchina del tempo. Poiché la luce del lontano universo sta raggiungendo la Terra solo ora, le galassie osservate dai telescopi oggi sono un'istantanea del passato.
"È come trovare una vecchia foto in bianco e nero di tuo nonno e creare un video della sua vita", ha detto.
In questo senso, i ricercatori hanno scattato istantanee delle "giovani" galassie dei nonni nell'universo e poi hanno fatto avanzare rapidamente la loro età per studiare come si sarebbero formati gli ammassi di galassie.
La luce delle galassie utilizzate dai ricercatori ha percorso una distanza di 11 miliardi di anni luce per raggiungerci.
La cosa più difficile è stata prendere in considerazione l'ambiente su larga scala.
"Questo è qualcosa che è molto importante per il destino di quelle strutture, siano esse isolate o associate a una struttura più grande. Se non si tiene conto dell'ambiente, si ottengono risposte completamente diverse. Siamo stati in grado di prendere il grande ridimensionare l'ambiente in modo coerente, perché abbiamo una simulazione completa ed è per questo che la nostra previsione è più stabile", ha affermato Ata.
Un altro motivo importante per cui i ricercatori hanno creato queste simulazioni è stato quello di testare il modello standard della cosmologia, utilizzato per descrivere la fisica dell'universo. Prevedendo la massa finale e la distribuzione finale delle strutture in un dato spazio, i ricercatori potrebbero svelare discrepanze precedentemente non rilevate nella nostra attuale comprensione dell'universo.
Usando le loro simulazioni, i ricercatori sono stati in grado di trovare prove di tre protocluster di galassie già pubblicati e sfavorire una struttura. Inoltre, sono stati in grado di identificare altre cinque strutture che si sono formate costantemente nelle loro simulazioni. Ciò include il protosuperammasso Hyperion, il più grande e il primo protosuperammasso conosciuto oggi che è 5.000 volte la massa della nostra galassia, la Via Lattea, che i ricercatori hanno scoperto che collasserà in un grande filamento di 300 milioni di anni luce.
Il loro lavoro è già stato applicato ad altri progetti, inclusi quelli per lo studio dell'ambiente cosmologico delle galassie e le linee di assorbimento di quasar distanti solo per citarne alcuni.
I dettagli del loro studio sono stati pubblicati su Nature Astronomy il 2 giugno. + Esplora ulteriormente
