Uma nova simulação do Universo mostra a evolução do cosmos num video com grande definição

Conseguem as actuais teorias de cosmologia explicar como o universo evoluiu?

Uma maneira de descobrir é computar tudo o que pensamos que sabemos sobre o início do Universo e como as galáxias se formaram num super computador, e ver o que sai. 

Numa simulação apresentada na revista Nature, os pesquisadores fizeram exactamente isso - e daí saiu um cosmos que se parece muito com o nosso

Os resultados dão peso ao modelo padrão da cosmologia, e podem ajudar os físicos a sondar onde os nossos modelos de formação das galáxias falha.

Mark Vogelsberger, físico do Instituto de Tecnologia de Massachusetts em Cambridge, e seus colegas criaram um modelo do universo que acompanha tanto a evolução da matéria escura e a da visível, começando essa evolução, apenas 12 milhões de anos após o Big Bang ( veja o vídeo). Os anteriores modelos, ou eram pequenos e muito detalhados ou grandes e grosseiros, esta simulação cobre uma área de espaço grande o suficiente para ser representativa de todo o Universo - uma 106,5 megaparsecs cúbicos 

(350 milhões de anos-luz) de diâmetro - mas está detalhado o suficiente para representar as pequenas estruturas de escala : como galáxias individuais. Ao contrário das simulações anteriores, produz uma série de formas de galáxias que condizem muito bem com as observações feitas . Também é muito preciso na recriação e distribuição em larga escala de aglomerados de galáxias e nuvens de gás no Universo, assim como também reproduz correctamente o hidrogénio e os elementos pesados contidos nas  galáxias.

Vogelsberger diz que o sucesso da simulação é devido a ter conseguido algoritmos aprimorados, e ao facto dos seus cálculos contemplarem muitos dados de física, : como a formação dos buracos negros supermassivos e o seu efeito nos seus campos gravíticos. O modelo, chamado de illustris, exige uma enorme quantidade de poder computacional.

Executá-lo num laptop comum seriam necessários quase dois mil anos, pois apesar do computador state-of-the art com mais de 8.000 processadores , a simulação, mesmo assim ainda levou vários meses até ser concluída.

Modelos anteriores esforçaram-se sem sucesso para conseguir até mesmo os princípios básicos das propriedades das galáxias , diz Chris Brook, um astrofísico da Universidade Autónoma de Madrid, que se dedica a estudos da formação de galáxias através de simulações . Não ficou claro se as falhas anteriores se deveram a factores inerentes à formação das galáxias ou a um problema de base com o modelo standard da teoria do Big Bang, na qual apenas 4% do Universo é constituído por matéria comum , 23% é matéria escura e 73% é energia escura.

Somente nos últimos anos tem sido possível usar este modelo para simular as galáxias que correspondem a uma gama de propriedades observadas. O modelo de Vogelsberger e da sua equipa reproduz a variedade dos tipos de galáxia observados no Universo real, e por isso coloca o modelo padrão em terreno muito mais firme. A partir de agora, estas  simulações vão se tornar muito mais úteis para a previsão e interpretação dos resultados observados.

Apesar do modelo corresponder bem com as observações do Universo, também tem anomalias. Por exemplo, ele mostra as galáxias de baixa massa a formarem-se muito cedo . "A ideia agora é tentar entender por que isso está a acontecer e entender o que nos está  a falhar em termos de formação de galáxias ", diz Vogelsberger .

Este artigo apareceu originalmente em Nature News.