Simulaciones más precisas buscan grietas en el modelo cosmológico
Un equipo de astrofísicos ha presentado un ambicioso intento de simular conjuntamente la formación de galaxias y la estructura cósmica a gran escala en franjas asombrosamente grandes del espacio.
Dirigidos por investigadores del Instituto Max Planck de Astrofísica y la Universidad de Harvard, sus simulaciones ahora también tienen en cuenta las partículas 'fantasmales' de neutrinos y podrían ayudar a limitar su masa. Los primeros resultados de su proyecto "MillenniumTNG" acaban de publicarse en una serie de 10 artículos en la revista MNRAS (Monthly Notices of the Royal Astronomical Society).
Los nuevos cálculos ayudan a someter el modelo cosmológico estándar a pruebas de precisión y a desentrañar todo el poder de las próximas nuevas observaciones cosmológicas, informa el Instituto Max Planck en un comunicado.
Aprovechando sus éxitos anteriores con los proyectos "Millennium" e "IllustrisTNG", desarrollaron un nuevo conjunto de modelos de simulación denominado "MillenniumTNG", que rastrea la física de la formación de estructuras cósmicas con una precisión estadística considerablemente mayor que la que era posible con cálculos anteriores.
El equipo utilizó el código cosmológico avanzado GADGET-4, creado a medida para este propósito, para calcular las simulaciones de materia oscura de alta resolución más grandes hasta la fecha, cubriendo una región de casi 10 mil millones de años luz de diámetro.
Además, utilizaron el código hidrodinámico de malla móvil AREPO para seguir los procesos de formación de galaxias directamente en volúmenes aún tan grandes que pueden considerarse representativos del universo en su conjunto. La comparación de los dos tipos de simulaciones permite una evaluación precisa del impacto de los procesos bariónicos relacionados con explosiones de supernovas y agujeros negros supermasivos en la distribución total de la materia.
Un conocimiento preciso de esta distribución es clave para interpretar correctamente las próximas observaciones, como los llamados efectos de lentes gravitacionales débiles, que responden a la materia independientemente de si es de tipo oscuro o bariónico.
Además, el equipo incluyó neutrinos masivos en sus simulaciones, por primera vez en simulaciones lo suficientemente grandes como para permitir observaciones simuladas cosmológicas significativas.
Las simulaciones cosmológicas anteriores generalmente los habían omitido por simplicidad, porque constituyen como máximo entre el 1 y el 2% de la masa de materia oscura y sus velocidades casi relativistas evitan que se agrupen. Sin embargo, ahora los próximos estudios cosmológicos (como los del satélite Euclid de la Agencia Espacial Europea lanzado recientemente) alcanzarán una precisión que permitirá detectar los efectos porcentuales asociados.
Esto plantea la tentadora perspectiva de limitar la propia masa del neutrino, una profunda cuestión abierta en la física de partículas, por lo que hay mucho en juego.
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