Caros Leitores;
Fatias de densidade aproximando-se de um halo difuso de matéria escura. O gráfico à direita mostra a função de onda de matéria escura difusa reconstruída com padrão de interferência autoconsistente e núcleo solitônico central usando o método de feixe gaussiano recém-apresentado na região mais interna e altamente resolvida do halo. Crédito: Schwabe & Niemeyer.
A matéria escura é um tipo de matéria no universo que não absorve, reflete ou emite luz, o que impossibilita a detecção direta. Nos últimos anos, astrofísicos e cosmólogos de todo o mundo têm tentado detectar indiretamente esse tipo de matéria indescritível, para entender melhor suas características e composição únicas.
Um dos candidatos mais promissores para a matéria escura é a "matéria escura difusa", uma forma hipotética de matéria escura que se acredita consistir em partículas escalares extremamente leves. Este tipo de matéria é conhecido por ser difícil de simular, devido às suas características únicas.
Pesquisadores da Universidade de Zaragoza, na Espanha, e do Instituto de Astrofísica, na Alemanha, propuseram recentemente um novo método que pode ser usado para simular a matéria escura difusa formando um halo galáctico. Este método, introduzido em um artigo publicado na Physical Review Letters , é baseado na adaptação de um algoritmo que a equipe introduziu em seus trabalhos anteriores.
“O desafio numérico para estudos com foco na matéria escura difusa é que suas características distintivas, as flutuações de densidade granular em halos e filamentos colapsados, são ordens de magnitude menores do que qualquer caixa de simulação cosmológica grande o suficiente para capturar com precisão a dinâmica da teia cósmica”, Bodo Schwabe, um dos pesquisadores que realizaram o estudo, disse ao Phys.org. "Assim, durante anos, as pessoas tentaram combinar métodos numéricos eficientes que capturam a dinâmica em larga escala com algoritmos que são computacionalmente exigentes, mas podem evoluir com precisão essas flutuações de densidade".
Como parte de seu estudo recente, Schwabe e seu colega Jens C. Niemeyer adaptaram e melhoraram um algoritmo que haviam introduzido em seu trabalho anterior. Até agora, o método que eles desenvolveram é o único que pode ser usado com sucesso para realizar simulações de cosmologia de matéria escura difusa.
Usando seu algoritmo adaptado, os pesquisadores conseguiram simular o colapso da teia cosmos em filamentos e halos. Isso foi alcançado usando o chamado "método de n corpos", que divide o "campo de densidade inicial" em pequenas partículas que evoluem livremente sob a força da gravidade.
"O método de n-corpos é um método muito estável, bem testado e eficiente, mas não captura as flutuações de densidade do campo de matéria escura difusa interferente em filamentos e halos", explicou Schwabe. "Em um pequeno sub-volume de nossa caixa de simulação traçando no centro um halo pré-selecionado, mudamos para um algoritmo diferente, conhecido como método de diferença finita, que evolui diretamente a função de onda de matéria escura difusa e pode, assim, capturar sua interferência. modos que produzem as flutuações de densidade granular características".
Embora os métodos de n-corpos e diferenças finitas sejam amplamente utilizados pela astrofísica em todo o mundo para realizar simulações cosmológicas, eles raramente foram usados em conjunto. Para realizar suas simulações, Schwabe e Niemeyer combinaram esses dois métodos, contando com a moderação entre eles na superfície do subvolume.
Mais especificamente, o método que eles usaram promove as partículas de n-corpos a pacotes de ondas coerentes conhecidos como "feixes gaussianos". A superposição desses elementos levou a uma função de onda de matéria escura difusa em sua interseção, o que acabou permitindo realizar suas simulações.
“Nossa combinação bem-sucedida dos métodos de n-corpos e diferenças finitas abre caminho para simulações cosmológicas de matéria escura fuzzy realistas”, acrescentou Schwabe. “Essas simulações podem incluir a colisão de dois ou mais halos de matéria escura difusa , a evolução de aglomerados de estrelas dentro de um halo ou sua interação com o núcleo solitônico central cuja caminhada aleatória pode potencialmente aquecer ou até mesmo interromper o aglomerado de estrelas”.
Explorar mais
É assim que um universo 'difuso' pode ter parecido
Mais informações: Bodo Schwabe et al, Deep Zoom-In Simulation of a Fuzzy Dark Matter Galactic Halo, Physical Review Letters (2022). DOI: 10.1103/PhysRevLett.128.181301
Fonte: Phys.Org / por Ingrid Fadelli, Phys.org/ 30-05-2022
https://phys.org/news/2022-05-astrophysicists-simulate-fuzzy-dark-galactic.html
Obrigado pela sua visita e volte sempre!
Hélio R.M.Cabral (Economista, Escritor e Divulgador de conteúdos da Astronomia, Astrofísica, Astrobiologia e Climatologia).Participou do curso (EAD) de Astrofísica, concluído em 2020, pela Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC).
Autor do livro: “Conhecendo o Sol e outras Estrelas”.
Acompanha e divulga os conteúdos científicos da NASA (National Aeronautics and Space Administration), ESA (European Space Agency) e outras organizações científicas e tecnológicas.
Participa do projeto S`Cool Ground Observation (Observações de Nuvens) que é integrado ao Projeto CERES (Clouds and Earth´s Radiant 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 Globe Program / NASA Globe Cloud, 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 National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) e U.S Department of State.
e-mail: heliocabral@coseno.com.br
Page: http://pesqciencias.blogspot.com.br
Page: http://livroseducacionais.blogspot.com.br
Nenhum comentário:
Postar um comentário