Modelo mais detalhado de nascimento e evolução de galáxias é criado em supercomputador (FOTOS)

Cientistas da Alemanha e dos EUA terminaram o projeto TNG50 da criação do mais detalhado modelo de evolução de galáxias, o que permitiu pela primeira vez observar o processo de evolução em detalhes.

O projeto TNG50 permitiu ver pela primeira vez em detalhes como se formam as galáxias e como evoluíram logo depois do Big Bang. Os resultados foram publicados na revista científica Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

O TNG50 é o primeiro simulador digital que combina a modelagem de um volume enorme do espaço com alta precisão e detalhes. Ele permite recriar os fenômenos físicos que ocorrem em um volume cúbico do espaço com um lado de 230 milhões de anos-luz à escala de apenas alguns anos-luz, seguindo simultaneamente a evolução de milhares de galáxias durante 13,8 bilhões de anos da história espacial. O modelo inclui mais de 20 bilhões de partículas que imitam matéria escura, estrelas, gás cósmico, campos magnéticos e buracos negros supermassivos.

CC BY 4.0 / D. NELSON (MPA) AND THE ILLUSTRISTNG TEAM

Evolução durante várias centenas de milhões de anos (de cima para baixo) de gás em torno da galáxia em resultado da modelagem do TNG50 com um buraco negro supermassivo ativo no centro

Os cálculos foram realizados no supercomputador Hazel Hen, localizado na cidade de Stuttgart, Alemanha, que tem 16 mil núcleos. O trabalho decorreu durante 24 horas por dia e sete dias por semana por mais de um ano, o que é equivalente a 15 mil anos com o uso de um processor de um núcleo.

O simulador TNG50 permitiu calcular pela primeira vez a dinâmica doa fluxos de gás cósmico que cerca as galáxias. Foi revelado que a geometria do fluxo de gás define a forma e estrutura da galáxia.

CC BY 4.0 / D. NELSON (MPA) AND THE ILLUSTRISTNG TEAM

Resultados da modelagem de 16 galáxias

Os cientistas viram como das nuvens de gás caóticas se formam os discos planos das galáxias espirais parecidas com a Via Láctea.

Todos esses fenômenos foram observados pelos cientistas pela primeira vez.

"Os experimentos numéricos desse tipo são particularmente bem-sucedidos quando se obtém mais do que se esperava. No nosso modelo vimos fenômenos que não estavam programados", disse um dos chefes da pesquisa, o cientista alemão Dylan Nelson do Instituto Max Planck de Astrofísica.

Nelson explicou que os fenômenos surgem de maneira natural da interação complexa entre as principais componentes do modelo do Universo criado com o simulador TNG50.

O que aconteceria se Terra fosse engolida por um buraco negro?

Apesar de as chances de a Terra ser engolida por um buraco negro serem quase inexistentes, um estudante de física desenvolveu uma calculadora que pode simular todos os tipos de colisões.

O estudante de física da Universidade de Varsóvia, na Polônia, Álvaro Díez, desenvolveu a Calculadora de Colisão de Buracos Negros, que pode simular todos os tipos de colisões, comportamento dos buracos negros, além das informações sobre a natureza, segundo o portal Space.com.

Segundo a calculadora, se a Terra fosse engolida por um buraco negro, seriam liberados 32.204.195.564.497.649.676.480.000.000.000.000 megajoules de energia, ou seja, 54 quintilhões de vezes de todo o consumo anual de energia da humanidade.

ESO/L. CALÇADA

Buraco negro supermassivo

A calculadora ainda permite escolher não apenas os efeitos da colisão da Terra com um buraco negro, como também estimar as colisões com outros objetos massivos, incluindo estrelas.

Um exemplo disso, se calcularmos a colisão entre dois buracos negros, cada um contendo aproximadamente 30 massas solares, isso produziria um único buraco negro de 59 massas solares, com um horizonte de eventos de 174,6 quilômetros de largura.

Vale destacar que as chances de a Terra ser devorada por um buraco negro são quase inexistentes, sendo que as possibilidades disso ocorrer seriam em caso de haver uma colisão entre a Via Láctea e a galáxia de Andrômeda, prevista para ocorrer daqui a quatro bilhões de anos.

Astrofísica: O que ocorre quando se cruza um buraco negro? Pesquisador explica

Físico mexicano, Gerardo Herrera Corral, aprofunda a discussão sobre estes objetos astrofísicos em seu livro recentemente publicado.

Quando se menciona o termo "gravidade", a grande maioria das pessoas pensa em Isaac Newton e na alegoria da maçã caindo da árvore, no entanto, poucos imaginam uma rede de ondas gravitacionais, que são tanto o tempo como o espaço.

A origem destas ondas se deu há mais de um bilhão de anos após a fusão resultante do choque entre dois buracos negros, perturbando o espaço-tempo com tamanha força que os humanos hoje podem estudá-las.

A descoberta registrada na madrugada de 14 de setembro de 2015, no âmbito do projeto internacional LIGO, permitiu a detecção direta de ondas gravitacionais, além da observação de buracos negros.

"Trata-se de um dos avanços mais importantes do século XXI. Tivemos a possibilidade de constatar eventos que ocorreram quando começava a vida na Terra: dois buracos negros que se chocaram no espaço quando a vida transcorria dos organismos unicelulares aos pluricelulares e que, ao se fundir no céu, produziram as ondas gravitacionais que hoje estamos vendo", destaca o físico Herrera Corral, pesquisador do Centro Europeu de Pesquisas Nucleares.

CERN

✔@CERN

Respondendo a @CERN

Like cosmology and astronomy, CERN seeks to understand what the universe is made of and how it works.https://home.cern/news/news/knowledge-sharing/cern-congratulates-2019-physics-nobel-prize-winners …

CERN congratulates 2019 physics Nobel Prize winners

CERN congratulates James Peebles, Michel Mayor and Didier Queloz on the award of the Nobel Prize in physics “for contributions to our understanding of the evolution of the universe and Earth’s place...

home.cern

272

11:16 - 8 de out de 2019

Informações e privacidade no Twitter Ads

61 pessoas estão falando sobre isso

Tal como a cosmologia e astronomia, o CERN busca compreender do que é feito o Universo e como ele funciona

Uma nova forma de entender o Universo

A observação não somente demonstrou a existência de ondulações do espaço e do tempo, além da existência de buracos negros, mas também "oferece uma nova feramente para explorar o cosmos, uma nova maneira e fazer Astronomia nos dará uma imagem nunca antes vista do Universo", afirma o físico ao canal de notícias RT.

"Nosso planeta deformou o espaço e tempo com sua presença de tal forma que o converteu em um deslizador em declive para os objetos que se movem próximo a ele."

Desta forma, se abriu uma porta explorada por Herrera Corral em seu livro "Buracos Negros e Ondas Gravitacionais, um olhar profundo sobre o Universo", publicado por Sexto Piso, uma editora que abre cada vez mais espaço para publicações científicas.

Em 187 páginas, o cientista descreve como esta descoberta é capaz de auxiliar a compreensão do destino a partir da ótica da Física moderna, desconstruindo a existência de uma "força invisível" que atua à distância jogando as maçãs ao chão.

A entrada no infinito

Os buracos negros são os objetos astrofísicos mais fascinantes do céu por seu estreito vínculo com o conceito de infinito. A ciência hoje desconhece o que ocorre ao atravessá-los.

"Concentram uma enorme força gravitacional, que alcançou tal densidade que gera algo que se conhece como 'o horizonte de eventos', uma linha da qual não se pode escapar uma vez cruzada", destaca Herrera Corral ao falar do que revela a constância da existência dos buracos negros.

Nem mesmo a luz pode sair deles, o que não é somente uma curiosidade. "A região do espaço ocupada por um buraco negro se desprende do Universo, o objeto que cai ali entra em uma região completamente desconectada do nosso Universo", explica o cientista.

© FOTO/ TELESCÓPIO DE HORIZONTE DE EVENTOS

Imagem do buraco negro no centro da galáxia M87, captada pelo projeto Event Horizon Telescope (Telescópio de Horizonte de Eventos)

O feito abre o infinito em uma linha definitiva: "Uma vez que se cruza não há como voltar, todas as opções para o objeto caído desaparecem; existe somente uma, que é seguir caindo no centro do buraco negro", acrescenta.

Desde o ponto de vista cientifico, conseguir a observação de um buraco negro confirma que as ondas gravitacionais são alterações dos próprios tempo e espaço.

A busca da Teoria de Tudo

Segundo Herrera Corral, a Ciência tem uma boa aproximação com os macrocosmos, com suas galáxias, estrelas, e também com os átomos e partículas elementares, que formam os microcosmos. "Pensamos que deve haver uma só teoria, não a Mecânica Quântica para descobrir o microcosmos e a Teoria Geral da Relatividade para estudar o macrocosmos [...] Falta desenvolver uma teoria com a qual possamos entender tudo, que se conhece como a Teoria de Tudo, e neste processo poderemos aprender muito sobre o Universo", aponta o cientista.

Os olhos deste homem, que trabalha no experimento que busca recriar as condições que existiam no Universo quando haviam decorrido entre 1 e 10 microssegundos após o Big Bang, observaram o impensável.

"No curso de Física estudávamos coisas consideradas muito especulativas, que não poderiam ser vistas. Observar que muitas começam a aparecer, como o fato que as ondas gravitacionais existem e que acabam de ser medidas, que temos a fotografia de um buraco negro, que temos a fotografia do Universo quando tinha 300.000 anos, me desconcertaram positivamente."

Nesta declaração, o doutor em Ciências reitera o motivo pelo qual publicou seu livro: "Com estes eventos ocorrendo, creio que é importante contar às pessoas, que se saiba o que estamos descobrindo, aprendendo sobre o Universo."

Guerra das galáxias? Os 'vampiros' que estão consumindo seus vizinhos

Existem galáxias "predadoras" no Universo e duas delas são a Via Látea e Andrômeda. Quem ganhará em um confronto no futuro distante?

Cientistas descobriram que a galáxia de Andrômeda vem se alimentando há dez bilhões de anos de seus vizinhos menores, absorvendo várias centenas de sistemas de estrelas anões. Uma das vítimas de Andrômeda pode vir a ser a Via Láctea que, por sinal, também era conhecida por seu comportamento predatório no passado.

Cemitério de estrelas

Em abril de 2017, um grupo internacional de astrofísicos descreveu a galáxia ZF-COSMOS-20115 em um artigo publicado na revista Nature. Ela foi observada em uma época em que o Universo tinha apenas 1,65 bilhão dos seus atuais 13,7 bilhões de anos. A idade do sistema era de cerca de 700 milhões de anos, mas nos últimos 400 mil anos não havia formação estelar ativa nele.

Em outras palavras, o sistema morreu, embora os modelos evolucionários não permitissem a existência de galáxias mortas tão distantes.

No entanto, já em junho do mesmo ano, na revista Nature foi publicado um artigo de uma equipe internacional de cientistas afirmando que galáxias que não conseguem formar novas estrelas de maneira autônoma existem quase desde o início dos tempos. Cerca de metade dos maiores sistemas do Universo esgotaram seus próprios recursos de construção já há nove bilhões de anos, e isto aconteceu não só em galáxias elípticas, mas também em galáxias espirais.

Os autores do artigo sugeriram que os sistemas estelares morrem devido ao acúmulo de matéria escura nos seus arredores.

Estes aglomerados forçam a matéria "normal", cujos fluxos vêm do ambiente intergaláctico, a acelerar o movimento e aquecer. Como resultado, as galáxias perdem acesso a novos materiais de construção e deixam de formar estrelas. Este é exatamente o destino que os cientistas acreditam que a galáxia espiral MACS 2129-1 sofreu há mais de dez bilhões de anos.

© FOTO / NASA / ESA / S. TOFT, UNIVERSITY OF COPENHAGEN / M. POSTMAN, STSCI / CLASH TEAM

Galáxia morta MACS 2129-1

Uma teoria alternativa diz que a morte de galáxias é o resultado de colisões entre galáxias, que levam a picos súbitos de formação estelar e ao "esgotamento" das reservas de gás neutro.

Um zumbi ressuscitado

Cientistas japoneses concluíram, após analisar a composição química de estrelas, que nossa galáxia nativa, a Via Láctea, esteve morta por dois bilhões de anos, mas depois ressuscitou, aponta o estudo publicado na revista Nature em 2018. Verificou-se que um grupo de estrelas se caracteriza por um conteúdo maior de oxigênio, magnésio, silício, cálcio, enxofre e titânio, enquanto o segundo se caracteriza por um alto nível de ferro. Isto significa que as estrelas se formaram em diferentes épocas, separadas por um período significativo de tempo durante o qual a galáxia esteve realmente morta.

© DEPOSITPHOTOS / ALEXMIT

A galáxia Via Láctea

Na primeira época, a Via Láctea atraía gás frio do espaço intergaláctico. Foram os seus aglomerados que serviram de base para a primeira geração de estrelas. Elas existiram por pouco tempo segundo os padrões espaciais e explodiram dez milhões de anos depois, dando vida a supernovas do tipo II, que liberaram oxigênio, cálcio, silício e magnésio no ambiente interestelar.

Há cerca de sete bilhões de anos, ondas de choque de explosões de supernovas aqueceram as nuvens de gás espacial. O gás deixou de circular pela galáxia, os processos de formação de novas estrelas pararam e a Via Láctea morreu. No entanto, supernovas do tipo Ia continuaram a explodir, enriquecendo o espaço com ferro e outros elementos pesados. Em cinco bilhões de anos, elas arrefeceram o gás e a formação de estrelas recomeçou. Assim surgiram os astros de segunda geração, que incluem o Sol.

Curiosamente, entre as estrelas de nossa galáxia há também aquelas cuja composição é radicalmente diferente das demais. Por exemplo, o objeto J1124+4535 é muito pobre em magnésio e rico em európio. De acordo com os pesquisadores, uma proporção semelhante de elementos foi observada anteriormente em estrelas de sistemas anões girando em torno da Via Láctea. Assim, o J1124 + 4535 pode ter nascido em outra galáxia que tenha sido absorvida pela Via Láctea.

Vizinhos para comer

Não é invulgar sistemas estelares irem se comendo uns aos outros no Universo. A galáxia mais próxima de nós, Andrômeda, que fica a cerca de 2,5 milhões de anos-luz, engoliu várias centenas de vizinhos anões nos últimos dez bilhões de anos. Um outro grupo internacional de astrofísicos enxergou na revista Nature seus rastros no halo, a parte invisível da galáxia.

De acordo com as estimativas desses cientistas, os vizinhos incorporaram o monstro espacial sete a dez bilhões de anos atrás. Há dois bilhões de anos, a Andrômeda comeu a M32p, uma galáxia bastante grande considerada como gêmea da Via Láctea. Daqui a cerca de 4,7 bilhões de anos nós podemos sofrer um destino semelhante. Mas como a Andrômeda e a Via Láctea são de tamanhos semelhantes, ainda não se sabe quem irá absorver quem.

© FOTO / NASA / NRAO / AUI / NSF; DANA BERRY / SKYWORKS; ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), ESA / R. GENDLER

Galáxias canibais (W2246-0526 e Andrômeda)

Contudo, agora podemos observar um processo semelhante praticamente ao vivo. Estamos falando da galáxia infravermelha W2246-0526 e seus três satélites anões. Pesquisadores da NASA estudaram a vizinhança da W2246-0526 com o telescópio de micro-ondas ALMA e notaram que a galáxia e o enorme buraco negro em seu centro estão conectados aos três sistemas mais próximos por linhas grossas de gás frio, publicando seus resultados na revista Science Magazine. Isso indica que a W2246-0526 está literalmente rasgando os vizinhos, sugando gás, poeira e matéria escura deles.