Cum arăta Universul la începutul istoriei sale, la numai 500 de milioane de ani după Big Bang? În prezent, nu avem cum să „privim” în realitate atât de departe cu telescoapele noastre, însă cosmologii de la Universitatea Durham din Marea Britanie au folosit o simulare de computer pentru a prezice cum ar fi apărut Universul foarte timpuriu. Imaginile portretizează „Zorii cosmice” și calculează formarea primelor mari galaxii. De asemenea, simularea încearcă să discerne rolul jucat de materia întunecată în formarea galaxiei. „Ne uităm efectiv înapoi în timp și făcând acest lucru, sperăm să învățăm cum s-au făcut galaxii ca ale noastre și să înțelegem mai multe despre materia întunecată”, a spus Alvaro Orsi, autorul principal al studiului de la Institutul de Cosmologie al Universității Durham (ICC) ). „Prezența materiei întunecate este cheia construirii galaxiilor - fără materie întunecată nu am fi aici astăzi”.
În imaginile produse de simularea computerului, vârtejurile verzi reprezintă materia întunecată, despre care oamenii de știință spun că este un ingredient esențial în formarea galaxiilor, în timp ce cercurile arată rata de formare a stelelor în galaxii. Diferitele cercuri de culori reprezintă luminozitatea diferită a formării stelelor, cu galbenul fiind cel mai luminos. Imaginea de sus ilustrează Universul așa cum a fost la 590 de milioane de ani după Big Bang, iar imaginea de mai jos arată Universul la 1 miliard de ani după Big Bang, pe măsură ce ratele de formare a stelelor încep să crească.
Primele galaxii au fost create din resturile de stele masive care au murit exploziv la scurt timp după începutul Universului. Calculul de la Durham prezice unde apar aceste galaxii și cum evoluează până în zilele noastre, peste 13 miliarde de ani mai târziu. Deși galaxiile de astăzi sunt mai mari, ele nu formează stele la fel de repede acum, cum au fost în trecut. „Cercetarea noastră prevede care galaxii cresc prin formarea de stele în diferite momente din istoria Universului și modul în care acestea se raportează la materia întunecată”, a declarat co-autorul Dr. Carlton Baugh. „Dăm computerului ceea ce credem că este rețeta de formare a galaxiilor și vedem ce este produs, care este apoi testat împotriva observațiilor galaxiilor reale.”
Simularea masivă arată modul în care structurile cresc în materie întunecată, cu un model care arată cât de normală materia, cum ar fi gazul, se comportă pentru a prezice cum cresc galaxiile. Gazul simte atragerea gravitației din materia întunecată și este încălzit înainte de răcire, eliberând radiații și transformându-se în stele. Imaginile de simulare arată care galaxii formează stele cel mai puternic la un moment dat. Imaginea de mai jos arată Universul la 1,9 miliarde de ani după Big Bang, un timp foarte activ al formațiunilor stelare din galaxii.
Calculele echipei Durham, susținute de oamenii de știință de la Universitatea Catolica din Santiago, Chile, pot fi testate împotriva noilor observații, ajungând în stadii incipiente din istoria Universului la aproape un miliard de ani de la Big Bang. Profesorul Keith Mason, directorul executiv al Consiliului Facilităților de Știință și Tehnologie, a declarat: „Cosmologia computatională joacă un rol important în înțelegerea Universului. Nu numai că aceste simulări ne permit să privim înapoi în timp către Universul timpuriu, ci completează munca și observațiile astronomilor noștri. ”
Această imagine arată revista Space, la 13,6 miliarde de ani după Big Bang. Galaxiile nu formează stele la fel de repede acum cum au fost în trecut.
Echipa speră că studiile și simulările ulterioare ale efectelor materiei întunecate asupra galaxiilor vor ajuta astronomii să învețe mai multe despre ce este această substanță omniprezentă.
Sursa: Consiliul facilităților științifice și tehnologice
Institutul de Cosmologie Computațională, Universitatea Durham
Departamentul de fizică, Universitatea Durham
