Primeiros resultados da simulação TNG50: a evolução de discos estelares e gasosos ao longo do tempo cósmico

Caros Leitores;

Abstrato

Apresentamos uma nova simulação cosmeto-magneto-hidrodinâmica para a formação de galáxias: TNG50, a terceira e última parcela do projeto IllustrisTNG. O TNG50 evolui 2 × 2160 3 partículas de matéria escura e células de gás em um volume 50 que movimenta Mpc de diâmetro. Por conseguinte, atinge uma resolução numérica típica de simulações de zoom, com uma massa de elementos bariônicos de 

8,5×104M⊙

$\mathrm{<span\; style="box-sizing:\; border-box;\; transition:\; none\; 0s\; ease\; 0s;\; vertical-align:\; inherit;"><span\; style="box-sizing:\; border-box;\; transition:\; none\; 0s\; ease\; 0s;\; vertical-align:\; inherit;">8,5</span></span>}<span\; style="box-sizing:\; border-box;\; transition:\; none\; 0s\; ease\; 0s;\; vertical-align:\; inherit;"><span\; style="box-sizing:\; border-box;\; transition:\; none\; 0s\; ease\; 0s;\; vertical-align:\; inherit;">\times </span></span>{\mathrm{<span\; style="box-sizing:\; border-box;\; transition:\; none\; 0s\; ease\; 0s;\; vertical-align:\; inherit;"><span\; style="box-sizing:\; border-box;\; transition:\; none\; 0s\; ease\; 0s;\; vertical-align:\; inherit;">10</span></span>}}^{\mathrm{<span\; style="box-sizing:\; border-box;\; transition:\; none\; 0s\; ease\; 0s;\; vertical-align:\; inherit;"><span\; style="box-sizing:\; border-box;\; transition:\; none\; 0s\; ease\; 0s;\; vertical-align:\; inherit;">4</span></span>}}{\mathrm{<span\; style="box-sizing:\; border-box;\; transition:\; none\; 0s\; ease\; 0s;\; vertical-align:\; inherit;"><span\; style="box-sizing:\; border-box;\; transition:\; none\; 0s\; ease\; 0s;\; vertical-align:\; inherit;">M</span></span>}}_{<span\; style="box-sizing:\; border-box;\; transition:\; none\; 0s\; ease\; 0s;\; vertical-align:\; inherit;"><span\; style="box-sizing:\; border-box;\; transition:\; none\; 0s\; ease\; 0s;\; vertical-align:\; inherit;">\odot </span></span>}$e um tamanho médio de célula de 70-140 pc nas regiões de formação de estrelas das galáxias. Simultaneamente, o TNG50 coleta amostras de ∼700 (6500) galáxias com massas estelares acima de 1010

( 

108

)

M⊙

${\mathrm{<span\; style="box-sizing:\; border-box;\; transition:\; none\; 0s\; ease\; 0s;\; vertical-align:\; inherit;"><span\; style="box-sizing:\; border-box;\; transition:\; none\; 0s\; ease\; 0s;\; vertical-align:\; inherit;">10</span></span>}}^{\mathrm{<span\; style="box-sizing:\; border-box;\; transition:\; none\; 0s\; ease\; 0s;\; vertical-align:\; inherit;"><span\; style="box-sizing:\; border-box;\; transition:\; none\; 0s\; ease\; 0s;\; vertical-align:\; inherit;">10</span></span>}}<span\; style="box-sizing:\; border-box;\; transition:\; none\; 0s\; ease\; 0s;\; vertical-align:\; inherit;"><span\; style="box-sizing:\; border-box;\; transition:\; none\; 0s\; ease\; 0s;\; vertical-align:\; inherit;">(</span></span>{\mathrm{<span\; style="box-sizing:\; border-box;\; transition:\; none\; 0s\; ease\; 0s;\; vertical-align:\; inherit;"><span\; style="box-sizing:\; border-box;\; transition:\; none\; 0s\; ease\; 0s;\; vertical-align:\; inherit;">10</span></span>}}^{\mathrm{<span\; style="box-sizing:\; border-box;\; transition:\; none\; 0s\; ease\; 0s;\; vertical-align:\; inherit;"><span\; style="box-sizing:\; border-box;\; transition:\; none\; 0s\; ease\; 0s;\; vertical-align:\; inherit;">8</span></span>}}<span\; style="box-sizing:\; border-box;\; transition:\; none\; 0s\; ease\; 0s;\; vertical-align:\; inherit;"><span\; style="box-sizing:\; border-box;\; transition:\; none\; 0s\; ease\; 0s;\; vertical-align:\; inherit;">)</span></span>{\mathrm{<span\; style="box-sizing:\; border-box;\; transition:\; none\; 0s\; ease\; 0s;\; vertical-align:\; inherit;"><span\; style="box-sizing:\; border-box;\; transition:\; none\; 0s\; ease\; 0s;\; vertical-align:\; inherit;">M</span></span>}}_{<span\; style="box-sizing:\; border-box;\; transition:\; none\; 0s\; ease\; 0s;\; vertical-align:\; inherit;"><span\; style="box-sizing:\; border-box;\; transition:\; none\; 0s\; ease\; 0s;\; vertical-align:\; inherit;">\odot </span></span>}$em z

$\mathrm{<span\; style="box-sizing:\; border-box;\; transition:\; none\; 0s\; ease\; 0s;\; vertical-align:\; inherit;"><span\; style="box-sizing:\; border-box;\; transition:\; none\; 0s\; ease\; 0s;\; vertical-align:\; inherit;">z</span></span>}$ = 1. Aqui investigamos a evolução estrutural e cinemática de galáxias formadoras de estrelas através do tempo cósmico (0 ≲  z

$\mathrm{<span\; style="box-sizing:\; border-box;\; transition:\; none\; 0s\; ease\; 0s;\; vertical-align:\; inherit;"><span\; style="box-sizing:\; border-box;\; transition:\; none\; 0s\; ease\; 0s;\; vertical-align:\; inherit;">z</span></span>}$ 6). Quantificamos o tamanho, a altura do disco, as formas 3D e o grau de movimento rotacional versus suportado pela dispersão, traçado pela luz da banda V da estrutura em repouso (ou seja, massa aproximadamente estelar) e por Hα

$\mathrm{<span\; style="box-sizing:\; border-box;\; transition:\; none\; 0s\; ease\; 0s;\; vertical-align:\; inherit;"><span\; style="box-sizing:\; border-box;\; transition:\; none\; 0s\; ease\; 0s;\; vertical-align:\; inherit;">H</span></span>}\mathrm{<span\; style="box-sizing:\; border-box;\; transition:\; none\; 0s\; ease\; 0s;\; vertical-align:\; inherit;"><span\; style="box-sizing:\; border-box;\; transition:\; none\; 0s\; ease\; 0s;\; vertical-align:\; inherit;">\alpha </span></span>}$luz (isto é, formação de estrelas e gás denso). A resolução sem precedentes do TNG50 permite modelar galáxias com raios de meia luz abaixo de kpc e com alturas de disco de pc300 pc. Juntamente com as estatísticas de grande volume, caracterizamos uma mistura morfológica estrutural e cinemática cinemática e diversificada, dependente do desvio para o vermelho e da massa, de galáxias até as primeiras épocas. Nosso modelo prevê que, para galáxias em formação de estrelas, a fração de morfologias semelhantes a discos, com base nas formas estelares 3D, aumenta com o tempo cósmico e com a massa estelar da galáxia. A cinemática do gás revela que a grande maioria dos 109 - 11,5M⊙

${\mathrm{<span\; style="box-sizing:\; border-box;\; transition:\; none\; 0s\; ease\; 0s;\; vertical-align:\; inherit;"><span\; style="box-sizing:\; border-box;\; transition:\; none\; 0s\; ease\; 0s;\; vertical-align:\; inherit;">10</span></span>}}^{\mathrm{<span\; style="box-sizing:\; border-box;\; transition:\; none\; 0s\; ease\; 0s;\; vertical-align:\; inherit;"><span\; style="box-sizing:\; border-box;\; transition:\; none\; 0s\; ease\; 0s;\; vertical-align:\; inherit;">9</span></span>}<span\; style="box-sizing:\; border-box;\; transition:\; none\; 0s\; ease\; 0s;\; vertical-align:\; inherit;"><span\; style="box-sizing:\; border-box;\; transition:\; none\; 0s\; ease\; 0s;\; vertical-align:\; inherit;">-</span></span>\mathrm{<span\; style="box-sizing:\; border-box;\; transition:\; none\; 0s\; ease\; 0s;\; vertical-align:\; inherit;"><span\; style="box-sizing:\; border-box;\; transition:\; none\; 0s\; ease\; 0s;\; vertical-align:\; inherit;">11,5</span></span>}}{\mathrm{<span\; style="box-sizing:\; border-box;\; transition:\; none\; 0s\; ease\; 0s;\; vertical-align:\; inherit;"><span\; style="box-sizing:\; border-box;\; transition:\; none\; 0s\; ease\; 0s;\; vertical-align:\; inherit;">M</span></span>}}_{<span\; style="box-sizing:\; border-box;\; transition:\; none\; 0s\; ease\; 0s;\; vertical-align:\; inherit;"><span\; style="box-sizing:\; border-box;\; transition:\; none\; 0s\; ease\; 0s;\; vertical-align:\; inherit;">\odot </span></span>}$galáxias formadoras de estrelas são discos com suporte rotacional para a maioria das épocas cósmicas ( V _rot / σ> 2–3, z

$\mathrm{<span\; style="box-sizing:\; border-box;\; transition:\; none\; 0s\; ease\; 0s;\; vertical-align:\; inherit;"><span\; style="box-sizing:\; border-box;\; transition:\; none\; 0s\; ease\; 0s;\; vertical-align:\; inherit;">z</span></span>}$ ≲ 5), sendo dinamicamente mais quente em épocas anteriores ( ⁠ z

$\mathrm{<span\; style="box-sizing:\; border-box;\; transition:\; none\; 0s\; ease\; 0s;\; vertical-align:\; inherit;"><span\; style="box-sizing:\; border-box;\; transition:\; none\; 0s\; ease\; 0s;\; vertical-align:\; inherit;">z</span></span>}$ ≳ 1.5). Apesar da grande dispersão da velocidade no alto desvio para o vermelho, o gás frio e denso nas galáxias se organiza predominantemente em formas disky ou alongadas em todos os momentos e massas; esses componentes gasosos exibem movimentos rotacionalmente dominados, excedendo em muito os corpos estelares sem colisão.

Annalisa Pillepich, Dylan Nelson,Volker Springel,Rüdiger Pakmor,Paul Torrey,Rainer Weinberger,Mark Vogelsberger,Federico Marinacci,Shy Genel,Arjen van der Wel... Mostrar mais         

Observações mensais da Royal Astronomical Society , Volume 490, Edição 3, Dezembro de 2019, Páginas 3196–3233, https://doi.org/10.1093/mnras/stz2338Publicados:

09 setembro 2019

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Fonte: Academic.Oup

https://academic.oup.com/mnras/article/490/3/3196/5566345?searchresult=1   

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HélioR.M.Cabral (Economista, Escritor e Divulgador de conteúdos da Astronomia, Astrofísica, Astrobiologia e Climatologia).

Membro da Society for Science andthePublic (SSP) e assinante de conteúdoscientíficos da NASA (NationalAeronauticsand Space Administration) e ESA (European Space Agency).

Participa do projeto S`CoolGroundObservation (Observações de Nuvens) que é integrado ao Projeto CERES (CloudsandEarth´sRadiant Energy System) administrado pela NASA.A partir de 2019, tornou-se membro da Sociedade Astronômica Brasileira (SAB), como astrônomo amador.

Participa também do projeto The GlobeProgram / NASA GlobeCloud, um Programa de Ciência e Educação Worldwide, que também tem o objetivo de monitorar o Clima em toda a Terra. Este projeto é patrocinado pela NASA e National Science Fundation (NSF), e apoiado pela NationalOceanicandAtmosphericAdministration (NOAA) e U.S DepartmentofState.

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