La nueva simulación del MIT revela información crucial sobre el nacimiento del universo

Generar realidad espontáneamente es un asunto complicado.

Nuestro Big Bang, por ejemplo, liberó la energía y la materia de un universo en un instante, luego lo lanzó omnidireccionalmente a la velocidad de la luz cuando las temperaturas en todo el cosmos en crecimiento superaron los 1000 billones de grados Celsius en los primeros nanosegundos de existencia. Los siguientes doscientos millones de años, durante los cuales el universo se enfrió hasta el punto en que podrían existir partículas más allá de los quarks y los fotones, cuando los átomos reales como el hidrógeno y el helio salieron a la luz, se conocen como la Edad Oscura, porque las estrellas aún no existentes para proporcionar luz.

Eventualmente, sin embargo, vastas nubes de gases elementales se comprimieron lo suficiente como para encenderse, trayendo iluminación a un cosmos previamente oscuro y guiando el proceso de , es por eso que el universo aún no es solo un grupo completo de átomos de hidrógeno y helio. El proceso real de cómo la luz de esas nuevas estrellas interactuó con las nubes de gas circundantes para crear el plasma ionizado que generó elementos más pesados ​​no se entiende completamente, pero un equipo de que su modelo matemático de esta era turbulenta es el más grande y detallado ideado hasta la fecha.

los simulación, llamado así en honor al diosa del amanecer, simula el período de reionización cósmica al observar las interacciones entre el gas, la gravedad y la radiación en un espacio de 100 millones de años luz cúbicos. Los investigadores pueden desplazarse a través de una línea de tiempo sintética que va desde 400 000 años hasta 1 000 millones de años después del Big Bang para ver cómo el cambio en las diferentes variables dentro del modelo afecta los resultados generados.

«Thesan actúa como un puente hacia el universo primitivo», dijo Aaron Smith, miembro de la NASA Einstein en el Instituto Kavli de Astrofísica e Investigación Espacial del MIT. . «Está destinado a servir como una contraparte de simulación ideal para las próximas estructuras de observación, que están preparadas para cambiar fundamentalmente nuestra comprensión del cosmos».

Cuenta con detalles más altos a un volumen más alto que cualquier simulación anterior gracias a un nuevo algoritmo que rastrea la interacción de la luz con el gas que se conecta con la formación de galaxias separadas y patrones de comportamiento del polvo cósmico.

«Thesan sigue cómo la luz de estas primeras galaxias interactúa con el gas durante los primeros mil millones de años y transforma el universo de neutral a ionizado», Rahul Kannan del Centro Harvard-Smithsoniano de Astrofísica, quien colaboró ​​​​con el MIT y el Instituto Max Planck de Astrofísica. sobre este proyecto, dijo Noticias del MIT. «De esta manera, seguimos automáticamente el proceso de reionización a medida que se desarrolla».

El poder de esta simulación es el supercomputadora en Garching, Alemania. Sus 60 000 núcleos de procesamiento ejecutan el equivalente a 30 millones de horas de CPU en paralelo para reducir los números que necesita Thesan. El equipo también ya ha visto resultados sorprendentes del experimento.

«Thesan descubrió que la luz no viaja grandes distancias al comienzo del universo», dijo Kannan. «De hecho, esta distancia es muy pequeña y solo se vuelve grande al final de la reionización, aumentando en un factor de 10 en unos pocos cientos de millones de años».

Es decir, la luz al final del período de reionización viajó más lejos de lo que los investigadores imaginaron previamente. También notaron que el tipo y la masa de una galaxia pueden influir en el proceso de reionización, aunque el equipo de Thesan se apresuró a señalar que se necesitarán observaciones corroborantes del mundo real antes de que se confirme esa hipótesis.