Vídeo recria a infância do Universo e mostra como as primeiras galáxias iluminaram o cosmos

Filamentos de matéria se espalham pelo espaço, nuvens de gás se acumulam e galáxias começam a surgir. Um conjunto de vídeos divulgado por pesquisadores do MIT, de Harvard e de outras instituições transforma cálculos sobre o Universo primordial em uma viagem visual por sua evolução. As imagens fazem parte do Lumina, uma simulação que investiga como matéria escura, gás e radiação construíram o cenário cósmico que os telescópios observam.

O projeto vai além de produzir animações impressionantes. Sua proposta é transformar teorias físicas em previsões que os astrônomos possam comparar com dados reais. Uma viagem que começa antes das primeiras galáxias Segundo a apresentação do MIT, a simulação começa aproximadamente 45 milhões de anos após o Big Bang, durante o período conhecido como idade das trevas cósmica.

Portanto, ela não representa o instante inicial do Universo. Os vídeos permitem acompanhar diferentes etapas e escalas dessa evolução. Em uma das sequências, a perspectiva atravessa uma vasta estrutura de matéria até alcançar regiões densas, onde galáxias individuais se tornam visíveis.

Outras animações mostram a transformação do gás ao longo do tempo. As cores representam propriedades diferentes, como densidade, temperatura e movimento do gás. Elas ajudam a visualizar processos que uma imagem convencional não mostraria da mesma maneira.

Como a luz transformou o gás do Universo Um dos principais objetivos do Lumina é estudar a reionização. O nome descreve mudanças no estado dos átomos quando a radiação arranca seus elétrons. No Universo jovem, as primeiras fontes luminosas começaram a alterar o gás ao redor.

A radiação das estrelas e das galáxias criou regiões de hidrogênio ionizado, que cresceram e passaram a se conectar. O estudo publicado no Monthly Notices of the Royal Astronomical Society acompanha esse processo junto à formação das galáxias. Seus resultados apontam para uma reionização do hidrogênio predominantemente impulsionada por estrelas.

O modelo também acompanha uma transformação posterior do hélio: a retirada de um segundo elétron, que exige radiação mais energética. Nesse caso, o papel central cabe aos núcleos ativos de galáxias, alimentados pela matéria que cai em buracos negros supermassivos. Essa distinção permite investigar como diferentes fontes de luz modificaram o espaço entre as galáxias em momentos distintos da história cósmica.

Um enorme laboratório digital O Lumina representa uma região com 500 megaparsecs de lado, em uma medida que desconta o efeito da expansão do Universo. O cálculo reúne quase meio trilhão de elementos de resolução para acompanhar matéria escura e gás. O sistema combina um modelo de formação de galáxias com cálculos de transporte de radiação e de evolução química.

Assim, a luz produzida pelas fontes simuladas influencia o ambiente enquanto ele evolui, em vez de entrar apenas como uma camada visual acrescentada depois. Para executar esse trabalho, a equipe utilizou o Frontier, supercomputador instalado no Laboratório Nacional de Oak Ridge, nos Estados Unidos. A capacidade computacional permitiu reunir um grande volume de espaço e o detalhamento necessário para estudar populações de galáxias.

Para que serve recriar o passado Telescópios registram a luz de objetos distantes e, com isso, revelam diferentes momentos do passado. Uma simulação oferece outra perspectiva: acompanha como um cenário pode evoluir ao longo do tempo, seguindo as leis e hipóteses incluídas no modelo. De acordo com o Smithsonian, o Lumina foi desenvolvido para ajudar a interpretar observações do James Webb e de outros levantamentos astronômicos.

Ao comparar previsões e medições, os pesquisadores podem avaliar quais explicações funcionam e onde aparecem diferenças que exigem investigação. Entre os alvos do projeto estão a distribuição de regiões ionizadas, as propriedades das galáxias jovens e os efeitos dos quasares sobre a temperatura do gás intergaláctico. O grande volume também ajuda a estudar objetos raros e ambientes diferentes dentro de um mesmo cenário.

Os vídeos estão disponíveis no site oficial do Lumina. São visualizações de um modelo físico, cuja utilidade depende do confronto com o Universo observado. Cada ponto luminoso e cada filamento fazem parte dessa tentativa de entender como o cosmos passou de um ambiente sem estrelas às primeiras grandes estruturas.