Um Universo virtual que se parece muito com a realidade

Um modelo de computador que representa a evolução ao longo de 13 bilhões de anos de uma porção representativa do cosmos

A transição da matéria escura (esquerda) ao gás (direita) em um cúmulo galáctico, segundo o modelo Illustris da evolução do Universo.
A transição da matéria escura (esquerda) ao gás (direita) em um cúmulo galáctico, segundo o modelo Illustris da evolução do Universo.Illustris Collaboration

Em uma simulação que começa muito pouco depois do Big Bang e que se estende até a atualidade, astrônomos e especialistas em informática conseguiram a maior aproximação até agora da realidade observável do Universo. Eles simularam o que se passou ao longo de 13 bilhões de anos em um cubo de 346 milhões de anos luz de lado (a estrela mais próxima do Sol está a 4,2 anos luz) e conseguiram fazer surgir em suas telas a mistura de galáxias elípticas e espirais que se observa na realidade, bem como detalhes em escala muito menor, do gás e das estrelas, que com simulações anteriores não se podia perceber ou não eram corretas. No Universo –um laboratório único –é preciso lembrar que olhar mais longe no espaço é também olhar mais para trás no tempo.

A simulação por computador é, ao mesmo tempo, uma confirmação do modelo aceito do Universo, que com apenas seis parâmetros é capaz de explicar quase todos os dados obtidos mediante a observação, desde os primeiros minutos de sua existência à atualidade, como recorda o astrônomo Michael Boylan-Kolchin na Nature, a mesma revista na qual se publicaram os resultados. Apesar de a matéria visível só formar 5% do universo, e de sobre o resto (a energia escura e a matéria escura) se desconhecer quase tudo, modelar esta pequena parte se mostrou muito difícil pelo amplíssimo alcance de distintas escalas envolvidas.

O esforço atual se baseia em uma maior potência do computador e na incorporação ao modelo os dados obtidos nos últimos anos mediante observações, que incluem o comportamento das enigmáticas energia escura e matéria escura, como explica Mark Vogelsberger, do MIT, que dirigiu o estudo. No começo, nesta simulação, é a matéria escura, e dela surge a matéria ordinária ou visível. “Uma das razões pelas quais fizemos a simulação é que aprendemos muito sobre a física do Universo nos últimos anos e acreditamos que compreendemos bem sua composição”, declarou ao Space.com.

Entre os dados fornecidos aos computadores estão os relativos ao esfriamento do gás primordial, a evolução das estrelas, a contribuição energética das explosões de supernovas, a produção de elementos químicos e os fenômenos periféricos aos buracos negros supermassivos. Muitos desses processos não são completamente compreendidos e interagem de forma complexa e não linear, recorda Boyla-Kolchin, que também afirma que o modelo tem defeitos, como a incapacidade de simular a formação dos buracos negros no universo primitivo e a evolução das galáxias menos brilhantes ao redor da Via Láctea.

Para elaborar o modelo Illustris foram utilizados mais de 8.000 computadores, com uma capacidade de processo, a cada ano, semelhante a um PC, e o processo dos dados numéricos levou três meses. Com um só PC se levaria 2000 anos, explicam os pesquisadores, que são dos estados Unidos, Alemanha e Reino Unido.