Simulacion de la Evolucion de las Galaxias

La evolución de las galaxias en el cyber universo coincide al detalle con las observaciones astronómicas
Los científicos de la Universidad de Chicago han reforzado el caso de un popular escenario de la teoría del big bang que explica meticulosamente el ordenamiento de las galaxias a través de todo el universo. Su simulación por supercomputadora mostró que la materia oscura, un material invisible de composición desconocida, arrearon a la materia luminosa del universo desde su estado inicial homogéneo hasta la telaraña cósmica de galaxias y racimos de galaxias que pueblan el universo.
Estudios previos realizados por otros investigadores ya han verificado las principales características de este escenario, llamado el modelo de la materia oscura fría. El equipo de Chicago extendió luego este trabajo comparando los resultados de sus simulaciones en la supercomputadora con las más nuevas y más detalladas observaciones astronómicas disponibles hoy. Encontraron un ajuste excelente, y lo hicieron sin basar sus simulaciones en un montón de asunciones complejas.
"El modelo que utilizamos es realmente, realmente simple," dijo Andrey Kravtsov, profesor asociado en Astrononomía y Astrofísica. "Queremos ver qué tan bien puede funcionar este marco con un número mínimo de asunciones."
Un artículo cuyos coautores fueron Kravtsov, Charlie Conroy y Risa Wechsler, y que describe estos hallazgos, será publicado en el número del 20 de Junio del Astrophysical Journal. La investigación fué financiada por una subvención de la National Science Foundation, con apoyo adicional de la NASA.
Las simulaciones que el equipo de Kravtsov realizó hace dos años predijeron que galaxias de diferente luminosidad o brillantez se agruparían en forma diferente cuando el universo era más joven que si lo hicieran ahora. El artículo del Astrophysical Journal del equipo verifica esa predicción y muestra que diferencias similares aparecen en los datos recientes.
"En las etapas tempranas de la evolución del universo cada galaxia tiene una alta probabilidad de tener un vecino cercano de luminosidad similar," dijo Kravtsov, mucho más que las galaxias actuales. "Eso es lo que ha sido predicho y eso es lo que las observaciones parecen mostrarnos ahora."
Los datos que el equipo de Kravtsov comparó con sus simulaciones provinieron de la investigación del Deep Extragalactic Evolutionary Probe 2 (DEEP2) y de la investigación del Sloan Digital Sky.
Utilizando los telescopios Keck de 10 metros, en Hawaii, DEEP2 tomó observaciones detalladas de cómo las galaxias se agruparon hace siete mil millones de años, cuando el universo tenía aproximadamente la mitad de su edad actual. La Investigación Sloan, mientras tanto, proveyó de datos adicionales en relación al agrupamiento de las galaxias en épocas mas recientes de la historia del universo.
"Esencialmente tenemos datos sobre la distribución de las galaxias durante la mayor parte de la evolución del universo, y los datos son precisos," dijo Kravtsov. "Aunque las medidas en épocas más tempranas pueden tener errores más grandes, debido a menores volúmenes de datos, su precisión y poder de ajustarse a los modelos teóricos es muy remarcable."
Los científicos de Chicago basaron sus simulaciones en la supercomputadora sobre la asunción de que las galaxias se forman en el centro de halos de materia oscura.
De acuerdo a este esquema, la gravedad causa que la materia oscura en estas regiones colapsen en halos. Estos halos proveen una ubicación central donde la materia normal, que consiste de hidrógeno, helio, y una pequeña cantidad de elementos más pesados, puedan acumularse en forma gaseosa. Una vez que este gas se ha enfriado y condensado, alcanza la suficiente densidad para que comience la formación de estrellas a escala galáctica.
Cuando el equipo de Chicago comparó la distribución de las galaxias en su cyber universo con el real, "ese esquema se volvió extremadamente funcional, " dijo Kravtsov. "No estaba garantizado que funcionaría tan bien al reproducir los datos."
Algunos campos de la astrofísica son menos afortunados: tienen una gran cantidad de datos pero no tienen manera de explicarlo. "Los datos están como colgando allí. Ninguno entiende qué es lo que nos está diciendo o cómo interpretarlo."
Pero las simulaciones de Chicago ofrecen apoyo a la idea de que el universo se comporta de manera que el escenario de la materia oscura debería hacerlo, que las galaxias tienden a formarse en regiones de alta densidad de materia oscura.
"Entendemos la distribución de esos halos de materia oscura, y las implicancias de este análisis es que también entendemos cómo las propiedades de esos halos se relacionan a la luminosidad de las galaxias, qué tan brillante es la galaxia," dijo Kravtsov.
Galaxias más brillantes también se encuentran en las estructuras de gran escala mas pronunciadas. "Si usted mira a las galaxias más débiles, su distribución se hace más difusa. Podemos aún ver estructura, pero no es tan pronunciada."
Datos adicionales continúan estando disponibles. Por ejemplo, El estudio Sloan ha ido más allá al mapear las galaxias para incluir medidas de la materia oscura que los rodea. Y otro nuevo, datos de alta calidad en relación a la distribución de las galaxias desde las etapas más tempranas en la evolución del universo, están haciéndose disponibles. Las primeras comparaciones de las predicciones de la teoría con esos datos indican un buen acuerdo sobre el período de 12 mil millones de años, dijo Kravtsov.

LINKS:

La simulación de Kravtsov, en 37 diapositivas:
http://astro.uchicago.edu/~andrey/talks/Planetarium03/slideshow/1.html