Lumina simula os primeiros dois mil milhões de anos do Universo
A simulação combina grande volume e alta resolução para seguir matéria escura, gás, estrelas e a reionização do hidrogénio e do hélio.
Uma equipa do MIT, Harvard e outras instituições apresentou Lumina, uma simulação que acompanha a evolução do Universo desde cerca de 45 milhões de anos após o Big Bang até aos primeiros dois mil milhões de anos. O cálculo segue, no mesmo volume, matéria escura, gás, formação estelar, radiação e o crescimento de estruturas cósmicas.
Escala e detalhe no mesmo cálculo
Lumina cobre uma caixa com 500 megaparsecs comóveis de lado, aproximadamente 1,6 mil milhões de anos-luz. O artigo técnico descreve 2 × 6000³ elementos de resolução — partículas de matéria escura e células de gás —, cerca de 432 mil milhões no total. Esta combinação permite observar regiões estatisticamente raras e, ao mesmo tempo, resolver a formação de galáxias individuais melhor do que simulações de volume comparável.
Duas reionizações numa só história
As primeiras estrelas e galáxias emitiram radiação ultravioleta que ionizou o hidrogénio neutro e tornou o Universo progressivamente transparente. Mais tarde, quasares associados a buracos negros supermassivos contribuíram para ionizar o hélio. Lumina inclui ambos os processos e calcula como bolhas ionizadas crescem, se unem e aquecem o gás intergaláctico.
Uma previsão física, não uma fotografia
Os mapas da simulação dependem de escolhas sobre formação estelar, crescimento de buracos negros e transporte de radiação. O seu valor está em produzir relações observáveis — distribuição de galáxias, temperatura do gás e dimensão das regiões ionizadas — que podem ser confrontadas com dados do Webb, ALMA e futuros levantamentos. Divergências serão informação sobre os modelos, não prova de que o Universo seguiu exatamente a sequência visual calculada.
O próximo teste
A equipa disponibilizou uma primeira análise, mas o teste decisivo será medir se as populações de galáxias e a cronologia da reionização reproduzem observações independentes. A escala de Lumina permite ainda estudar objetos raros sem separar o seu ambiente cósmico do resto do cálculo.