Un equipo internacional de astrofísicos presentó Lumina, una simulación por computadora que reconstruye los primeros 2.000 millones de años del universo con un nivel de detalle y un volumen sin precedentes. Servirá para poner a prueba, con observaciones del telescopio espacial James Webb y de futuros observatorios, lo que se cree saber sobre el nacimiento de las primeras galaxias.
El trabajo se publicó en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Lo firman investigadores del Centro de Astrofísica Harvard & Smithsonian, el MIT y otras instituciones, con Oliver Zier como autor principal.
Qué simula Lumina
La simulación da comienzo aproximadamente 45 millones de años tras el Big Bang, durante el periodo conocido como la edad oscura cósmica, un instante previo al nacimiento de las luminarias inaugurales. A partir de ese momento, el modelo computa la manera en que colisionaron la materia oscura, el gas y la radiación en paralelo al surgimiento de galaxias, astros y agujeros negros.
Su gran novedad es seguir, en un mismo modelo de gran escala, la reionización del hidrógeno y la del helio. Es el proceso por el que la radiación de las primeras fuentes de luz arrancó los electrones a esos átomos y transformó el gas entre galaxias.
Según el MIT, en la simulación la luz de las primeras estrellas y galaxias impulsó la reionización del hidrógeno. La del helio, posterior, la alimentó sobre todo la radiación de agujeros negros supermasivos en plena actividad.
Cifras de Lumina
- Volumen: un bloque de aproximadamente 1.600 millones de años luz de lado, superando en más de 100 veces el tamaño de simulaciones previas similares.
- Detalle: medio billón de componentes, abarcando tanto partículas de materia oscura como celdas de gas, alcanzando una resolución unas 30 veces superior a la de IllustrisTNG, el proyecto de referencia.
- Cálculo: se ejecutó en Frontier, uno de los superordenadores más veloces del planeta, situado en el Laboratorio Nacional de Oak Ridge (EE. UU.), haciendo uso de más de 15.000 tarjetas gráficas.
Por qué importa
Con el James Webb, el universo temprano se ha vuelto una frontera de la astrofísica, dijo Zier. Lumina ofrece predicciones concretas para contrastar con esas imágenes. Si los datos no coinciden, los astrónomos sabrán que falta un proceso o que alguna hipótesis está equivocada.
El equipo puso la simulación a disposición de la comunidad científica y planea usarla para cartografiar la estructura a gran escala del universo primitivo.