Mucho antes de convertirse en la luminosa galaxia espiral que llamamos hogar, la Vía Láctea era un enjambre extenso y caótico de miles de pequeñas galaxias, según revela una nueva investigación. Los hallazgos sugieren que, durante los primeros 2000 millones de años posteriores al Big Bang, la región del universo que se convertiría en nuestra galaxia estaba repleta de miles de galaxias más pequeñas de diversos tamaños y formas. Con el tiempo, estas galaxias colisionaron y se fusionaron para formar la única galaxia en la que habitamos hoy.
“Al observar estos resultados, queda muy claro que la física que tuvo lugar justo después del Big Bang tiene un impacto directo en lo que vemos hoy en el universo local”, dijo en un comunicado Harley Katz, coautor del estudio y profesor asistente de astronomía y astrofísica en la Universidad de Chicago.
Para comprender mejor el universo primitivo, los astrónomos construyen sofisticados modelos informáticos que codifican las leyes de la naturaleza para ver cómo pudo haber evolucionado el cosmos. Este nuevo trabajo, fruto de tres años de simulaciones con supercomputadoras, es el análisis más detallado hasta la fecha de cómo se formó una galaxia como la nuestra. Además, llega justo cuando los astrónomos necesitan un criterio más preciso para evaluar lo que observan en el universo primitivo.
Megatron, el transformador cósmico
El Telescopio Espacial James Webb ( JWST ) puede observar el universo primitivo con mayor profundidad que cualquier telescopio anterior, y sus descubrimientos a menudo han desafiado los modelos informáticos. Por ejemplo, el JWST encontró galaxias primitivas sorprendentemente brillantes y una nueva y misteriosa clase de galaxias compactas denominadas “Pequeños Puntos Rojos“. Estas anomalías demuestran que los modelos informáticos actuales necesitan actualizarse para poder explicar la compleja física del universo primitivo, según los investigadores.
Para salvar esa brecha, los científicos crearon un nuevo conjunto de simulaciones para supercomputadoras al que denominaron Megatron. Según el comunicado, al rastrear el gas, la luz estelar y la química del universo antiguo desde hace 180 millones de años hasta hace 2 mil millones de años después del Big Bang, Megatron predice las características lumínicas distintivas de sus galaxias virtuales. Dado que el JWST recopila el mismo tipo de datos espectrales durante un lapso de tiempo cósmico similar, los científicos pueden comparar directamente la simulación con observaciones reales para identificar las deficiencias de los modelos anteriores.
La simulación también rastrea cómo se formaron y murieron las primeras estrellas del universo, y cómo forjaron los elementos esenciales que hacen posible la vida tal como la conocemos. Al comparar la simulación con las observaciones del JWST de galaxias primitivas y con los rastros químicos dejados en estrellas antiguas, los científicos pueden comprender mejor cómo esas primeras estrellas enriquecieron su entorno, explicaron los investigadores.
“En conjunto, estas observaciones complementarias nos permiten poner a prueba modelos contrapuestos de las primeras estrellas de maneras que antes no eran posibles”, dijo en un comunicado aparte Martin Rey, coautor del estudio y astrofísico teórico de la Universidad de Bath en el Reino Unido.
Los científicos detallaron sus hallazgos en uno de los seis artículos que la colaboración Megatron publicó el 30 de septiembre en The Open Journal of Astrophysics.
Ensamblando la Vía Láctea
La simulación del equipo comienza 180 millones de años después del Big Bang, cuando el universo carece de estrellas y galaxias y solo contiene gas prístino. A medida que transcurren los siguientes 2000 millones de años, el modelo reproduce cómo las primeras estrellas iluminan el universo oscuro e inician el “amanecer cósmico“, que culmina con la muerte violenta de dichas estrellas. Al morir, las estrellas dispersan elementos pesados recién formados, como carbono, oxígeno y hierro, en el gas circundante, sentando las bases para la formación de futuras estrellas y planetas.
La simulación finaliza 2 mil millones de años después del Big Bang, pero las fusiones de la Vía Láctea continuaron mucho después, y los científicos siguen descubriendo rastros de las pequeñas galaxias que se han unido a ella. La fusión masiva más reciente, con la galaxia enana de Sagitario, comenzó hace más de 6 mil millones de años y aún continúa desarrollándose.
Los resultados de la simulación ayudan a los científicos a comprender cómo ciertos parámetros físicos influyen en el universo primitivo y a correlacionar mejor las observaciones del JWST con los modelos informáticos. Sin embargo, también ponen de relieve áreas que requieren un estudio más profundo.
“Pero también hay cosas que no estamos haciendo bien, lo cual también es interesante: ¿qué aspectos nos faltan aún?”, dijo Katz en el comunicado. “Eso puede llevarnos a nuevas direcciones y nuevas preguntas”.
Los miembros del equipo Megatron en el Reino Unido están desarrollando la próxima generación de simulaciones, con el apoyo de tiempo dedicado en las supercomputadoras del país. Estas simulaciones incluirán física más compleja, como agujeros negros activos, que, según ha revelado el telescopio espacial James Webb (JWST), son sorprendentemente comunes en el universo primitivo, explicaron los investigadores.
Fuente: Live Science.
