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Jan 08

Projeto Hydrangea: simulação de alta resolução de Aglomerados de Galáxias

Aglomerado de Galáxias, Abell 1689.
Créditos: Raios-X – NASA/CXC/MIT/E.-H Peng et al; Ótico – NASA/STScI

Os aglomerados de galáxias são uma das maiores estruturas conhecidas do universo.

Esses aglomerados são constituídos por alguns milhares de galáxias associadas, unidas pela gravidade e mergulhadas num gás difuso quente e numa grande quantidade de matéria escura invisível.

As observações mostram que esse ambiente extremo do universo influencia as propriedades das galáxias pertencentes aos aglomerados.

Enquanto que galáxias isoladas normalmente possuem discos com formação de estrelas, onde estrelas jovens e massivas brilham intensamente na cor azul; as galáxias dos aglomerados são na sua maioria amarelas e vermelhas, indicando que a formação das estrelas parou há alguns bilhões de anos atrás.

Essas galáxias dos aglomerados apresentam uma morfologia mais elíptica.

Estudar as diferenças entre as galáxias dos aglomerados e as galáxias isoladas é de fundamental importância para a astrofísica em geral.

Mas como estudar esses aglomerados e as suas galáxias? Como entender como elas mudam e como esses processos agem, tendo em vista que são processos que levam milhões a bilhões de anos para acontecer?

É praticamente impossível estudar esses objetos de forma observacional. Então, os astrônomos estudam essas estruturas do universo de grande escala usando simulações computacionais.

Simular algo é tentar de alguma forma imitar a realidade. Ou seja, quanto mais parâmetros, mais condições nós soubermos e quanto mais complexa fôr a simulação, mais perto da realidade estaremos chegando.

Para gerar simulações mais realísticas surgiu o projeto HYDRANGEA, que realizou um grande conjunto de 24 simulações de massivos aglomerados de galáxias.

O projeto tem esse nome em homenagem a uma flor, a Hydrangea, que muda de cor entre o azul e o vermelho dependendo do ambiente onde está localizada, uma analogia ao que acontece com as galáxias dependendo se estão localizadas nos aglomerados ou isoladas.

O esforço computacional desse projeto foi de 40 milhões de horas de CPU, o que correspondeu a um tempo de simulação de mais de 4500 anos se tudo fosse rodado de forma sequencial.
As simulações foram rodadas em mais de 10 mil CPUs de forma simultânea.

No total, a simulação do projeto HYDRANGEA contém mais de 20 mil galáxias, e a representação parece mais realista do que o projeto anterior. As galáxias estão na média: mais massivas na vizinhança dos aglomerados do que aquelas formadas em regiões de densidade menor, isso devido aos halos de matéria escura.

Isso tem uma implicação importante, pois os astrônomos costumam comparar galáxias relativamente semelhantes, sem levar em consideração o ambiente onde elas se formaram, mas essa simulação mostrou que o ambiente tem um papel fundamental em como as galáxias evoluem, e isso deve sim ser levado em consideração.

Obviamente que não foram feitas ainda todas as análises dos resultados dessa simulação. Deve levar anos até que os astrônomos possam entender completamente tudo que foi gerado. Mas os resultados preliminares mostram que essa simulação certamente representará uma grande melhoria no nosso entendimento sobre como as estruturas que nós observamos no universo se formaram e evoluíram nesses últimos 13.7 bilhões de anos.

Fonte: Max Planck Institute for Astrophysics

Acerca do autor(a)

Sérgio Sancevero

Formado em Geofísica pela Universidade de São Paulo (USP), Mestre em Engenharia do Petróleo pela Universidade de Campinas (UNICAMP), e Doutor em Geociências também pela Universidade de Campinas (UNICAMP).
Divulgador de Astronomia no SpaceToday.

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