¿Cómo era el Universo al principio de su historia, solo 500 millones de años después del Big Bang? Actualmente, no tenemos forma de "mirar" hacia atrás tan lejos con nuestros telescopios, pero los cosmólogos de la Universidad de Durham en el Reino Unido han utilizado una simulación por computadora para predecir cómo habría aparecido el Universo temprano. Las imágenes retratan el "Amanecer Cósmico" y calculan la formación de las primeras grandes galaxias. La simulación también intenta discernir el papel que jugó la materia oscura en la formación de galaxias. "Realmente estamos mirando hacia atrás en el tiempo y al hacerlo esperamos aprender cómo se hicieron las galaxias como la nuestra y entender más sobre la materia oscura", dijo Alvaro Orsi, autor principal del estudio del Instituto de Cosmología Computacional de la Universidad de Durham (ICC). ) "La presencia de materia oscura es la clave para construir galaxias, sin materia oscura no estaríamos aquí hoy".
En las imágenes producidas por la simulación por computadora, los remolinos verdes representan materia oscura, que según los científicos es un ingrediente esencial en la formación de galaxias, mientras que los círculos muestran la tasa de formación de estrellas en las galaxias. Los diferentes círculos de color representan la luminosidad variable de la formación de estrellas, siendo el amarillo el más brillante. La imagen superior retrata el Universo como era 590 millones de años después del Big Bang, y la imagen a continuación muestra el Universo mil millones de años después del Big Bang, a medida que las tasas de formación de estrellas comienzan a aumentar.
Las primeras galaxias se crearon a partir de los restos de estrellas masivas que murieron explosivamente poco después del comienzo del Universo. El cálculo de Durham predice dónde aparecen estas galaxias y cómo evolucionan hasta nuestros días, más de 13 mil millones de años después. Aunque las galaxias de hoy son más grandes, no están formando estrellas tan rápido ahora como en el pasado. "Nuestra investigación predice qué galaxias están creciendo a través de la formación de estrellas en diferentes momentos de la historia del Universo y cómo se relacionan con la materia oscura", dijo el coautor Dr. Carlton Baugh. "Le damos a la computadora lo que creemos que es la receta para la formación de galaxias y vemos lo que se produce, que luego se prueba con las observaciones de galaxias reales".
La simulación masiva muestra cómo crecen las estructuras en la materia oscura con un modelo que muestra cómo se comporta la materia normal, como el gas, para predecir cómo crecen las galaxias. El gas siente la atracción de la gravedad de la materia oscura y se calienta antes de enfriarse al liberar radiación y convertirse en estrellas. Las imágenes de simulación muestran qué galaxias están formando estrellas más vigorosamente en un momento dado. La imagen a continuación muestra el Universo 1.900 millones de años después del Big Bang, un momento muy activo de formaciones de estrellas en galaxias.
Los cálculos del equipo de Durham, con el apoyo de científicos de la Universidad Católica en Santiago, Chile, se pueden probar contra nuevas observaciones que se remontan a las primeras etapas de la historia del Universo, casi mil millones de años después del Big Bang. El profesor Keith Mason, director ejecutivo del Consejo de Instalaciones de Ciencia y Tecnología, dijo: “La cosmología computacional juega un papel importante en nuestra comprensión del Universo. Estas simulaciones no solo nos permiten mirar hacia atrás en el tiempo al Universo temprano, sino que complementan el trabajo y las observaciones de nuestros astrónomos ".
Esta imagen muestra la revista Space, 13.600 millones de años después del Big Bang. Las galaxias no están formando estrellas tan rápido ahora como en el pasado.
El equipo espera que más estudios y simulaciones de los efectos de la materia oscura en las galaxias ayuden a los astrónomos a aprender más sobre qué es esta sustancia ubicua.
Fuente: Consejo de Instalaciones de Ciencia y Tecnología.
Instituto de Cosmología Computacional, Universidad de Durham
Departamento de Física, Universidad de Durham
