Simulación del Universo ILLUSTRIS TNG

[AlbertR]

El programa de simulación del Universo IlllustrisTNG es el “hijo” de Illustris, programa del que ya se habló anteriormente aquí en Espacio Profundo. IllustrisTNG (The Next Generation), una versión mejorada de illustris es en realidad 3 simulaciones simultáneas, la mayor en un cubo de arista 300 Mpc, (TNG300, 980 millones de años luz) para ver la evolución general del Universo, y dos simulaciones en volúmenes más pequeños, 50 Mpc de arista = TNG50 para ver los detalles en la formación de las galaxias y 100 Mpc = TNG100, para observar la coherencia entre las otras 2 simulaciones y con el anterior programa Illustris. La resolución utilizada ha sido de 20 mil millones de elementos en TNG50, 10 mil millones en TNG100 y 30 mil millones de elementos en TNG300.

 

IllustrisTNG utiliza el modelo ΛCDM e inicia la simulación a partir de la composición que tenía el Universo (átomos de Hidrógeno, Helio, Litio, materia oscura, etc, fotones, neutrinos,… transcurridos 11.5 millones de años después del Big-Bang y 11.1 millones de años después de la “recombinación” que generó el Fondo Cósmico de Microondas que vemos en la actualidad. La situación de inicio de la que parte la simulación, (salvo error u omisión, cálculos propios) es la siguiente:

• Edad del Universo al inicio de la simulación 11 millones 515 mil años, (la edad actual es de 13787 millones de años)
• Factor de escala a=0.0078 (las distancias entonces eran 128 veces menores que en la actualidad)
• Parámetro de Hubble 55563 (km/s)/Mpc Las distancias en el Universo eran pequeñas y se expandía muy deprisa comparado con el parámetro de Hubble actual, que ahora ya es de tan solo 67.7 (km/s)/Mpc
• Temperatura del Universo 348.8 K = 75.7ºC, (entonces aun estaba "calentito"). La temperatura actual del universo es de 2.73 K = -270.4ºC
• Densidad 5.76E-21 kg/m3. La densidad actual del Universo es de 8.62E-27 kg/m3 por lo tanto en el inicio de la simulación la densidad era 668 mil veces mayor que ahora.
• Composición inicial: 3% radiación, 97% materia (oscura+bariónica) y menos del 0.0001% energía oscura. Como elemento de comparación recordar que la composición del universo actual es 31% materia, 69% energía oscura y menos del 0.0092% radiación.

No hay duda de que simular un universo de galaxias y estrellas similar al real a partir de la “sopa” de partículas de estos datos iniciales, es muy meritorio. La simulación IllustrisTNG finalizó en Febrero de 2018. Muchos equipos científicos están en la actualidad estudiando partes de los datos brutos de la simulación para publicar sus análisis, por lo que supongo que durante meses oiremos hablar a menudo de IllustrisTNG.

 

Precisamente hoy, ha sido publicada una espectacular simulación mediante Illustris TNG50 de la formación de una galaxia masiva individual a lo largo del tiempo, desde las primeras épocas cósmicas hasta la actualidad.

 

 

La pantalla principal muestra la densidad del gas cósmico, alta densidad en blanco y baja en negro). Las pantallas pequeñas muestran materia oscura a gran escala y luego gas (abajo a la izquierda), y distribuciones estelares y gaseosas a pequeña escala (abajo a la derecha).

Esta galaxia TNG50 será similar en masa y forma a la de Andrómeda (M31) cuando la película alcance la época actual. Su progenitor experimenta una rápida formación estelar en un depósito de gas turbulento que se asienta en un disco ordenado después de un par de miles de millones de años de evolución cósmica. Una historia de ensamblaje bastante tranquila y tardía, sin grandes fusiones, permite a la galaxia relajarse en un balance equilibrado de los flujos de salida de gas de las explosiones de supernovas y la acumulación de gas de su entorno.

 

El paper científico de esta simulación (gratis) en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volume 490, Issue 3, December 2019, Pages 3196–3233 y el preprint de arxiv en First results from the TNG50 simulation: the evolution of stellar and gaseous discs across cosmic time

 

Más información y otros vídeos en IllustrisTNG y en TNG-project, Media

 

Saludos.

 

Editado 7 de Noviembre del 2019 por AlbertR

[pablorr]

hace 7 horas, AlbertR dijo:

la mayor en un cubo de arista 300 Mpc

 

Pavada de Minecraft

 

Gracias por compartir! Me pongo de cabeza a leer ese paper