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Simulações em larga escala ajudam a investigar a evolução do Universo com precisão 

Um artigo submetido à revista Astronomy & Computing, disponível em versão pré-impressão no repositório arXiv, apresenta um dos maiores conjuntos de dados já produzidos em simulações cosmológicas. O material oferece aos cientistas uma nova ferramenta para investigar, com mais precisão, como o Universo evoluiu ao longo de bilhões de anos.

O banco de dados foi desenvolvido pelo projeto FLAMINGO, sigla em inglês para Simulações de Estrutura em Larga Escala com Hidrodinâmica Completa e Mapeamento de Todo o Céu.

Em resumo:

  • FLAMINGO apresenta um dos maiores conjuntos de dados cosmológicos já criados;
  • Projeto reúne 2,5 petabytes para simular evolução do Universo;
  • Simulações reproduzem desde o Big Bang até estruturas cósmicas atuais;
  • Modelo integra matéria comum, escura e energia escura simultaneamente;
  • Dados públicos ajudam a interpretar observações e investigar fenômenos raros.
simulação universo
Uma fatia de uma simulação FLAMINGO – parte de um conjunto de dados maior que meio milhão de filmes em HD – revela a vasta teia cósmica, com aglomerados de galáxias em destaque – Crédito: Schaye et al.

Projeto FLAMINGO reúne mais de 2,5 petabytes de dados

Ao todo, são mais de 2,5 petabytes de informações – um volume equivalente a cerca de 500 mil filmes em alta definição. A dimensão do projeto reflete a crescente demanda da astronomia por modelos teóricos tão avançados quanto as observações atuais.

Hoje, telescópios modernos conseguem registrar o Universo com um nível de detalhe sem precedentes. No entanto, interpretar esses dados exige simulações capazes de reproduzir tanto as grandes estruturas cósmicas quanto os processos físicos complexos que ocorrem dentro das galáxias. Foi justamente para preencher essa lacuna que o FLAMINGO foi criado.

De acordo com um comunicado, as simulações funcionam como “Universos virtuais”. Elas começam logo após o Big Bang e acompanham a evolução do cosmos ao longo do tempo. Nesse processo, pequenas variações iniciais na distribuição de matéria dão origem a galáxias, aglomerados e à chamada teia cósmica, que define a estrutura do Universo atual.

Ilustração da evolução do universo desde o Big Bang (à esquerda) até os dias atuais (à direita)
Ilustração da evolução do universo desde o Big Bang (esq.) até os dias atuais (dir.) – Cédito: NASA

Único modelo inclui diferentes componentes do Universo

Um dos diferenciais do FLAMINGO é a capacidade de incluir, em um único modelo, diferentes componentes do Universo. Além da matéria escura, que representa a maior parte da massa cósmica, o sistema também considera a matéria comum e os efeitos da energia escura. Isso permite simulações mais completas e próximas da realidade observada.

Com essa abordagem, os cientistas conseguem analisar fenômenos que ocorrem em escalas muito diferentes ao mesmo tempo. Por exemplo, é possível estudar tanto a formação de estrelas dentro das galáxias quanto a distribuição de grandes aglomerados ao longo de bilhões de anos-luz. Essa integração melhora a precisão das comparações com dados reais.

O enorme volume de dados também favorece o estudo de fenômenos raros no Universo. Objetos como aglomerados extremamente massivos ou quasares muito brilhantes são difíceis de identificar em simulações menores. Com o FLAMINGO, aumentam as chances de capturar esses casos incomuns e entender melhor ambientes cósmicos extremos.

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Outro ponto importante é o uso dessas simulações para interpretar dados de novos observatórios. À medida que levantamentos astronômicos se tornam mais detalhados, cresce a necessidade de modelos teóricos robustos para comparação. O FLAMINGO oferece esse suporte, ajudando a testar diferentes hipóteses sobre matéria escura, energia escura e formação de galáxias.

Os dados foram disponibilizados publicamente, permitindo o acesso de pesquisadores de todo o mundo. Essa abertura é considerada essencial em uma área cada vez mais baseada em grandes volumes de dados e colaborações internacionais.

Na prática, o projeto representa uma mudança na forma de estudar o Universo. Além de observar o cosmos, os cientistas agora podem experimentar em ambientes virtuais altamente detalhados, ajustando parâmetros e explorando cenários que ampliam a compreensão sobre a evolução cósmica.

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