Laboratório Americano Simula o Incrível Processo de Colisão Entre Aglomerados de Galáxias

As escalas são inimagináveis e a física está na fronteira do que se é conhecido, então como simular e entender a colisão entre aglomerados de galáxias? Usando alguns dos mais poderosos computadores do mundo, pesquisadores baseados no Argonne National Laboratory próximo a Chicago têm feito isso.

Um aglomerado galáctico é um grupo de galáxias que se mantém unido pela gravidade mútua entre as galáxias. Ocasionalmente – durante a história universal a escala de tempo aqui é de bilhões de anos – dois aglomerados podem então se fundirem um com outro com velocidades incríveis. Mas considerando que essas colisões ocorrem em um volume do espaço que é medido em megaparsecs (sendo que um megaparsec é igual a 3.2 milhões de anos-luz), é fácil ver por que esses eventos levam bilhões de anos para acontecerem.

O estudo de colisões de aglomerados galácticos é muito importante para os cosmologistas, pois eles podem tentar achar explicações sobre por exemplo, a matéria escura. A matéria escura, o fantasma cósmico, acredita-se que constitua a maior parte da massa do universo. Mas o problema com a matéria escura é que ela não interagem com a matéria normal e por isso não pode ser identificada diretamente.

A presença da matéria escura só pode ser observada indiretamente, então isso significa que você tem que observar como ela interfere na matéria normal gravitacionalmente. Para fazer isso, os astrônomos observam as maiores estruturas do universo para tentar detectar. Também por meio da simulação das colisões e fusões é possível entender o que os astrônomos estão procurando.

Em 2006, os astrônomos anunciaram a primeira detecção da matéria escura dentro do processo de colisão de dois aglomerados galácticos que é conhecido coletivamente como Aglomerado Bullet. A distribuição da matéria normal (ou seja, o gás visível e as galáxias que constituíam os aglomerados) sugeria que deveria existir um outro componente na mistura, no caso a matéria escura.

Agora, os cientistas de Argonne, simularam essa colisão usando um código que cria uma representação 3D de dois aglomerados em colisão. Observando como a animação se desenvolve pode-se entender a história de vida do Aglomerado Bullet.

O código simula a interação tanto da matéria normal como da matéria escura. A matéria normal interage, misturando e gerando turbulências à medida que a colisão progride. Para essa componente da simulação eles usaram um código hidrodinâmico – essa é a ciência básica que explica como dois líquidos se misturam. Como as duas nuvens de matéria escura dentro de cada aglomerado só podem interagir gravitacionalmente (a matéria escura não pode colidir, ou se espalhar por meio de outro mecanismo), cada partícula é modelada individualmente. Esse é o código N-corpos.

Uma vez que a simulação é iniciada, uma mistura de matéria normal é simulada juntamente com a matéria escura. À medida que os núcleos de matéria escura de cada aglomerado atingem um estado de equilíbrio, orbitando dentro do aglomerado formado pós-colisão, seu movimento gravitacionalmente se mistura com a matéria normal.

“Os núcleos de matéria escura passam um através do outro onde os gases interagem e se misturam”, diz o narrador Carrie Eder durante a explicação do que se está observando.

“Fica claro também que a mistura dos gases é dirigida completamente pelo violento movimento orbital dos núcleos de matéria escura”.

Aqui está a simulação em toda a sua glória:



Fonte:

http://news.discovery.com/space/us-lab-simulates-the-awesome-power-of-galactic-mergers.html

Sérgio Sacani

Sérgio Sacani

Formado em geofísica pelo IAG da USP, mestre em engenharia do petróleo pela UNICAMP e doutor em geociências pela UNICAMP. Sérgio está à frente do Space Today, o maior canal de notícias sobre astronomia do Brasil.

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