Ricercatori del MIT, di Harvard e di istituti partner hanno presentato Lumina, una simulazione dei primi due miliardi di anni dell’universo. Il MIT ne ha dato notizia il 26 ottobre, con la pubblicazione su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. È una possibilità in più per verificare come le prime galassie trasformarono il gas circostante.
Secondo lo studio, Lumina segue materia oscura, gas e radiazione in un cubo di 500 megaparsec per lato, con coordinate che tengono conto dell’espansione cosmica. Per lo Smithsonian, il volume è più di 100 volte quello delle precedenti simulazioni comparabili. La novità è unire una regione così vasta a dettagli sufficienti per studiare le galassie in formazione.
Il gruppo ha eseguito i calcoli sul supercomputer Frontier dell’Oak Ridge National Laboratory, nel Tennessee. Secondo il MIT, la simulazione parte circa 45 milioni di anni dopo il Big Bang. La materia può così essere seguita mentre forma strutture, insieme alla radiazione che attraversa il gas: ciò collega la formazione delle galassie ai cambiamenti dell’universo circostante.
Il tema centrale è la reionizzazione, nella quale la radiazione sottrae elettroni ad atomi o ioni. Per l’idrogeno, lo studio la collega soprattutto alle prime stelle e galassie. È invece la radiazione più energetica dei buchi neri in attività di accrescimento a rimuovere poi l’elettrone rimasto nell’elio già ionizzato una volta. Modellare entrambe le fasi può chiarire come il gas cosmico cambi e si riscaldi.
Lo Smithsonian spiega che il confronto con i telescopi servirà a verificare le previsioni. Si tratta però di storie simulate, anziché di immagini dirette dell’universo antico. Lo studio segnala limiti, perché non modella la prima popolazione stellare priva di metalli. La ricerca futura esplorerà flussi di gas e strutture cosmiche: sarà così possibile capire dove i calcoli concordano con le osservazioni e dove occorrerà migliorarli.
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