ASTRÓNOMOS CRIAM PRIMEIRO UNIVERSO VIRTUAL E REALISTA
9 de Maio de 2014
Astrónomos criaram o primeiro universo virtual realista usando uma simulação de computador chamada "Illustris". Illustris consegue recrear 13 mil milhões de anos de evolução cósmica num cubo com 350 milhões de anos-luz de aresta e com uma resolução sem precedentes.
"Até agora, nenhuma simulação tinha sido capaz de reproduzir o Universo em pequenas e grandes escalas simultaneamente," diz o autor Mark Vogelsberger (MIT/Centro Harvard-Smithsonian para Astrofísica), que conduziu o trabalho em colaboração com investigadores de várias instituições, incluindo o Instituto Heidelberg para Estudos Teóricos na Alemanha.
Estes resultados foram publicados na edição de 8 de Maio da revista Nature.
As tentativas anteriores para simular o Universo foram prejudicadas pela falta de poder de computação e pelas complexidades da física subjacente. Como resultado, esses programas ou estavam limitados em resolução, ou viram-se forçados a concentrar-se numa pequena parte do Universo. As simulações anteriores também tiveram problemas na modelagem de feedback complexo derivado da formação estelar, explosões de supernova e buracos negros supermassivos.
O projecto Illustris utiliza um programa de computador sofisticado para recriar a evolução do Universo em alta-fidelidade. Inclui tanto a matéria normal como a matéria escura e usa 12 mil milhões de "pixéis" 3D, ou elementos de resolução.
A equipa dedicou cinco anos ao desenvolvimento do programa Illustris. Os cálculos reais demoraram 3 meses de "tempo de execução", usando um total de 8000 CPUs correndo em paralelo. Se tivessem usado um computador de mesa normal, os cálculos teriam levado mais de 2000 anos.
A simulação de computador começou uns meros 12 milhões de anos após o Big Bang. Quando chegou ao presente, os astrónomos contaram mais de 41.000 galáxias num cubo de espaço simulado. É importante salientar que o Illustris produziu uma mistura realista de galáxias espirais como a Via Láctea e de galáxias elípticas em forma de bola de rugby. Também simulou estruturas em larga escala como enxames galácticos e as bolhas e vazios da teia cósmica. Em pequena escala, recriou com precisão as químicas de galáxias individuais.
Como a luz viaja a uma velocidade fixa, quanto mais longe os astrónomos observaram, mais para trás no tempo podiam ver. Uma galáxia a mil milhões de anos-luz é vista como era há mil milhões de anos atrás. Os telescópios como o Hubble podem dar-nos vistas do Universo jovem ao observar grandes distâncias. No entanto, os astrónomos não podem usar o Hubble para seguir a evolução de uma única galáxia ao longo do tempo.
"O Illustris é como uma máquina do tempo. Nós podemos ir para a frente e para trás no tempo. Podemos pausar a simulação e fazer zoom numa única galáxia ou enxame galáctico para ver o que está realmente a acontecer," afirma Genel Shy, co-autor do estudo, do CfA.
A equipa lançou um vídeo de alta-definição que mostra os diferentes componentes da simulação para destacar várias camadas (por exemplo: densidade de matéria escura, temperatura do gás ou qímica). O website do projecto também tem outros vídeos e imagens associadas.
Projecção a larga-escala do volume Illustris a z=0, centrada no enxame mais massivo, a 15 megaparsecs de profundidade. Mostra a densidade de matéria escura sobreposta com o campo de velocidade do gás.
Crédito: Colaboração Illustris
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Estas imagens no visível comparam uma fotografia real do céu (à esquerda) obtida com o Telescópio Espacial Hubble, com uma imagem simulada (direita) gerada pelo Illustris. A simulação reproduz com precisão os tamanhos, tipos e cores de galáxias no Universo.
Crédito: NASA/Colaboração Illustris
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