Ricreato ciclo di vita di alcuni set di galassie

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.

Le simulazioni cosmologiche sono fondamentali per studiare in che modo l'universo è diventato la forma che ha 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 nell'universo. 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.

Ricercatori del Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe Project Researcher, guidati dal dottor Metin Ata, (1) primo autore della ricerca, e dal dottor Khee-Gan Lee, (2) assistente professore del progetto, hanno attuato una ricerca in tal senso. Essi erano interessati a strutture lontane come enormi protocluster di galassie, che sono gli antenati dei giorni nostri, ossia ammassi di galassie prima che potessero aggregarsi sotto la loro stessa gravità. Essi 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 iniziate le strutture e come sono finite», ha affermato il dottor Metin Ata.

Il loro risultato, riporta su Nature Astronomy (3) è chiamato COSTCO (COnstrained Simulations of The COsmos Field).

Il dottor Lee ha spiegato 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 di molto importante per il destino di quelle strutture, siano esse isolate o associate a una struttura più grande. Se non prendi in considerazione l'ambiente, ottieni risposte completamente diverse. Siamo stati in grado di prendere in considerazione l'ambiente su larga scala in modo coerente, perché abbiamo una simulazione completa ed è per questo che la nostra previsione è più stabile», ha affermato il dottor 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 riusciti ad ottenere 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 5000 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 per citarne alcuni.

Riferimenti:

(1) Metin Ata

(2) Khee-Gan Lee

(3) Predicted future fate of COSMOS galaxy protoclusters over 11?Gyr with constrained simulations

Descrizione foto: 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. - Credit: Ata et al.

Autore traduzione riassuntiva e adattamento linguistico: Edoardo Capuano / Articolo originale: Researchers create ‘time machine’ simulations studying the lifecycle of ancestor galaxy cities