Gli astronomi possono utilizzare i supercomputer per simulare la formazione delle galassie dal Big Bang 13,8 miliardi di anni fa fino ai giorni nostri. Ma ci sono una serie di fonti di errore. Un gruppo di ricerca internazionale, guidato da ricercatori di Lund, ha dedicato cento milioni di ore al computer in otto anni cercando di correggere questi problemi.
L’ultimo decennio ha visto grandi progressi nelle simulazioni computerizzate in grado di calcolare realisticamente il modo in cui si formano le galassie. Queste simulazioni cosmologiche sono cruciali per la nostra comprensione della provenienza delle galassie, delle stelle e dei pianeti. Tuttavia, le previsioni di tali modelli sono influenzate da limitazioni nella risoluzione delle simulazioni, nonché da ipotesi su una serie di fattori, come il modo in cui le stelle vivono e muoiono e l'evoluzione del mezzo interstellare.
Per ridurre al minimo le fonti di errore e produrre simulazioni più accurate, 160 ricercatori provenienti da 60 istituti di istruzione superiore, guidati da Santi Roca-Fàbrega dell'Università di Lund, Ji-hoon Kim della Seoul National University e Joel R. Primack dell'Università della California, hanno hanno collaborato e ora presentano i risultati del più grande confronto di simulazioni mai effettuato.
"Per fare progressi verso una teoria della formazione delle galassie, è fondamentale confrontare i risultati e i codici di diverse simulazioni. Ora lo abbiamo fatto riunendo gruppi di codici concorrenti dietro i migliori simulatori di galassie del mondo in una sorta di superconfronto", afferma Santi Roca. -Fàbrega, ricercatore in astrofisica.
Tre articoli di questa collaborazione, noti come simulazioni CosmoRun, sono stati accettati per la pubblicazione su The Astrophysical Journal; sono tutti disponibili su arXiv server di prestampa. In questi, i ricercatori hanno analizzato la formazione di una galassia con la stessa massa della Via Lattea. La simulazione si basa sugli stessi presupposti astrofisici riguardanti la radiazione di fondo ultravioletta prodotta dalle prime stelle dell'universo, il raffreddamento e il riscaldamento del gas e il processo di formazione stellare.
I nuovi risultati consentono ai ricercatori di concludere che le galassie a disco come la Via Lattea si sono formate molto presto nella storia dell’universo, in linea con le osservazioni del James Webb Telescope. Hanno anche trovato un modo per rendere il numero di galassie satellite (galassie che orbitano attorno a galassie più grandi) coerente con le osservazioni che risolvono finalmente un problema ben noto nella comunità e noto come "il problema dei satelliti mancanti".
Inoltre, il team ha rivelato come il gas che circonda le galassie sia la chiave per simulazioni realistiche, piuttosto che il numero e la distribuzione delle stelle, che in precedenza costituivano lo standard.
"Il lavoro è andato avanti negli ultimi otto anni e ha comportato l'esecuzione di centinaia di simulazioni e l'utilizzo di cento milioni di ore di strutture di supercalcolo", afferma Santi Roca-Fàbrega.
Ora il viaggio continua per affinare ulteriormente le simulazioni della formazione delle galassie. Con ogni risultato tecnologico, Santi Roca-Fàbrega e i suoi colleghi sperano di aggiungere nuovi pezzi al vertiginoso puzzle della nascita e dell'evoluzione dell'universo e delle galassie.
"Questo è l'inizio di simulazioni più affidabili della formazione delle galassie, che a loro volta ci aiuteranno a comprendere meglio la nostra galassia natale, la Via Lattea", afferma Santi Roca-Fàbrega.
Ulteriori informazioni: Santi Roca-Fàbrega et al, Progetto IV di confronto delle simulazioni galattiche ad alta risoluzione AGORA:Alone e assemblaggio di massa galattica in una simulazione cosmologica di zoom a z ≤ 2, arXiv (2024). DOI:10.48550/arxiv.2402.06202
Minyong Jung et al, il progetto di confronto delle simulazioni galattiche ad alta risoluzione AGORA. V:Popolazioni di galassie satellitari in una simulazione cosmologica ingrandita di un alone di massa della Via Lattea, arXiv (2024). DOI:10.48550/arxiv.2402.05392
Clayton Strawn et al, Il progetto di confronto delle simulazioni galattiche ad alta risoluzione AGORA. VI. Somiglianze e differenze nel mezzo circumgalattico, The Astrophysical Journal (2024). DOI:10.3847/1538-4357/ad12cb. Su arXiv :DOI:10.48550/arxiv.2402.05246
Informazioni sul giornale: Giornale astrofisico , arXiv
Fornito dall'Università di Lund
