Simulação com supercomputador recria 2 bilhões de anos do Universo jovem

Cientistas do Centro de Astrofísica Harvard & Smithsonian criaram uma das maiores e mais detalhadas simulações digitais do Universo jovem já feitas.

Batizado de Lumina, o projeto recria os primeiros 2 bilhões de anos do cosmos após o Big Bang. O objetivo é mostrar como nasceram as primeiras estrelas, galáxias e buracos negros.

O modelo abrange um bloco virtual do espaço com 1,5 bilhão de anos-luz de cada lado — um volume 100 vezes maior do que qualquer simulação equivalente anterior . O programa calcula como a luz, a matéria visível e a matéria escura (a substância invisível que serve de "esqueleto" para o cosmos) se influenciaram ao longo do tempo.

O projeto é o primeiro a simular a transformação do gás hélio junto com o nascimento das galáxias . Conforme as primeiras estrelas e galáxias acendiam, sua radiação intensa arrancava elétrons dos átomos de hélio espalhados pelo espaço, alterando a temperatura e a química de todo o ambiente ao redor.

Para fazer esses cálculos gigantescos, a equipe usou mais de 15 mil placas de vídeo no Frontier, um dos supercomputadores mais potentes do mundo [. Toda essa força computacional permitiu mapear grandes regiões do espaço sem perder os detalhes de como se formam galáxias e buracos negros individuais.

A simulação vai funcionar como um "gabarito" para interpretar dados dos telescópios espaciais James Webb e Nancy Grace Roman . Ao comparar o que a simulação prevê com o que os telescópios enxergam no espaço real, os astrônomos podem testar se as leis da física atuais estão certas ou se existem novos fenômenos ainda não explicados pela ciência.

Uma simulação astrofísica funciona como um "Universo em laboratório digital", construído com base nas leis da física. Em vez de filmar e reproduzir o espaço real, os cientistas inserem no computador os dados das condições iniciais do cosmos logo após o Big Bang (como a quantidade de matéria visível, matéria escura e radiação).

O supercomputador divide o espaço virtual em bilhões de blocos e calcula a evolução do cosmos passo a passo. A cada etapa de processamento, a máquina aplica equações matemáticas para calcular a força da gravidade atraindo a matéria, o aquecimento dos gases e o nascimento das primeiras estrelas, "acelerando" o tempo cósmico em milhões de anos por vez.

O resultado final é um modelo 3D interativo que permite aos cientistas "pausar e voltar" na história do espaço. Com essa estrutura digital, os astrônomos conseguem comparar as previsões do computador diretamente com as imagens reais captadas por telescópios para testar se as teorias da física funcionam na prática.

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