Modelando a formação de galáxias

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Uma imagem de uma galáxia semelhante à Via Láctea simulada por computador. Os astrônomos adicionaram melhorias aos códigos anteriores para que agora possam incluir com mais precisão processos que envolvem poeira, hydorgen molecular e feedback da radiação na formação de estrelas, marcando um avanço significativo na modelagem da evolução da galáxia. Crédito: Kannan et al. 2020

Compreender a formação e evolução das galáxias é difícil porque muitos processos físicos diferentes, além da gravidade, estão envolvidos, incluindo processos associados à formação de estrelas e radiação estelar, o resfriamento do gás no meio interestelar, feedback de buracos negros que se acumulam, campos magnéticos, raios cósmicos e muito mais. Os astrônomos usaram simulações de computador da formação de galáxias para ajudar a entender a interação desses processos e responder a questões que ainda não podem ser respondidas por meio de observações, como a forma como as primeiras galáxias do universo se formaram. Simulações de formação de galáxias requerem a modelagem autoconsistente de todos esses vários mecanismos de uma vez, mas uma dificuldade fundamental é que cada um deles opera em uma escala espacial diferente, tornando quase impossível simulá-los apropriadamente ao mesmo tempo.

Os astrônomos do CfA Rahul Kannan e Lars Hernquist, com seus colegas, desenvolveram uma nova estrutura computacional que inclui todos esses efeitos de forma autoconsistente. Os cálculos usam uma nova estrutura de feedback estelar chamada Estrelas e Gás Multifásico em Galáxias (SMUGGLE), que integra processos envolvendo radiação, poeira, gás hidrogênio molecular (o componente dominante do meio interestelar ) e também inclui modelagem térmica e química. O feedback SMUGGLE é incorporado ao popular código hidrodinâmico AREPO que simula a evolução das estruturas e que tem um módulo adicionado para incluir efeitos de radiação.

Os astrônomos usam uma simulação da Via Láctea para testar seus resultados e relatam uma concordância muito boa com as observações. Eles descobriram que os efeitos de feedback da radiação nas taxas de formação de estrelas são bastante modestos, pelo menos em um exemplo da Via Láctea, onde as estrelas estão se formando a uma taxa de apenas duas a três massas solares por ano. Por outro lado, eles descobriram que a radiação das estrelasmuda drasticamente a estrutura e o aquecimento do meio interestelar ao influenciar a distribuição do material quente, quente e frio que diverge da simples expectativa. O código faz um bom trabalho ao simular a distribuição da temperatura da poeira com a poeira quente situada (como esperado) perto das regiões de formação de estrelas, mas com a poeira fria, talvez tão baixa quanto dez kelvin, distribuída mais longe. O sucesso dessas novas simulações motiva os autores a estender seu trabalho para simulações com resolução espacial ainda mais precisa.

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Mais informações: Rahul Kannan et al. Simulando o meio interestelar de galáxias com transferência radiativa, termoquímica de desequilíbrio e poeira, Avisos Mensais da Royal Astronomical Society (2020). DOI: 10.1093 / mnras / staa3249

Informações do jornal: Avisos mensais da Royal Astronomical Society 

Fonte: Phys News / pelo Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics   / 02-02-2021

https://phys.org/news/2021-02-galaxy-formation.html

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HélioR.M.Cabral (Economista, Escritor e Divulgador de conteúdos da Astronomia, Astrofísica, Astrobiologia e Climatologia).Participou do curso de Astrofísica, concluído em 2020, pela Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC).

Autor do livro: “Conhecendo o Sol e outras Estrelas”.

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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