Desarrollan el modelo más grande y detallado del Universo primigenio

Un grupo de científicos ha producido el modelo más grande y detallado del Universo primigenio que se ha conseguido hasta la fecha. La simulación se ha denominado como ‘Thesan’ en honor de la diosa etrusca del amanecer y ayuda a comprender los primeros mil millones de años desde el origen del Universo.

Todo comenzó hace alrededor de 13.800 millones de años con la gran explosión del Big Bang. La materia y la energía que formó el Universo apareció de manera tan repentina como espectacular, pero poco después se enfrió drásticamente y se oscureció por completo. Un par de cientos de millones de años después del Big Bang, el universo despertó cuando la gravedad reunió materia en las primeras estrellas y galaxias.

La luz de estas primeras estrellas convirtió el gas circundante en un plasma ionizado caliente, una transformación crucial conocida como reionización cósmica, la segunda mayor fase de cambio del hidrógeno en el universo que lo modificó hacia la estructura compleja que vemos hoy. 

Para los físicos, la evolución cósmica durante estas primeras ‘edades oscuras’ ha sido relativamente simple de calcular, pero más allá la situación se complica porque en algún momento la gravedad comenzó a atraer y colapsar la materia. «Al principio lentamente, pero luego tan rápido que los cálculos se vuelven demasiado complicados y tenemos que hacer una simulación completa”, comentan.

Por ello esta fase de reionización cósmica ha sido un período difícil de reconstruir para los astrofísicos, ante las interacciones caóticas inmensamente complicadas, incluidas las de la gravedad, el gas y la radiación.

Detallado el Universo primigenio

Una simulación conocida como Thesan, desarrollada por científicos del MIT, la Universidad de Harvard y el Instituto Max Planck de Astrofísica, resuelve estas interacciones del «amanecer cósmico» con el mayor detalle y volumen de cualquier modelo conseguido hasta la fecha.

Para ello, la simulación Thesan combina un modelo realista de formación de galaxias con un nuevo algoritmo que rastrea cómo la luz interactúa con el gas, junto con un modelo de polvo cósmico. Así, han podido modelar un volumen cúbico del universo que abarca 300 millones de años luz de diámetro.

Desde ahí han avanzado en el tiempo hasta rastrear la primera aparición y evolución de las cientos de miles de galaxias que dieron forma al Universo primigenio, desde 400.000 años después del Big Bang hasta los primeros mil millones de años.

«Thesan actúa como un puente hacia el universo primitivo«, explican los científicos del proyecto. «Está destinado a servir como una contraparte de simulación ideal para las próximas instalaciones de observación, que están preparadas para alterar fundamentalmente nuestra comprensión del cosmos».

Thesan sigue cómo la luz de estas primeras galaxias interactúa con el gas durante los primeros mil millones de años y transforma el universo de neutral a ionizado. Un descubrimiento del modelo es que la luz no viajó a grandes distancias en los inicios del universo: «De hecho, esta distancia es muy pequeña y solo se vuelve grande al final de la reionización, aumentando en un factor de 10 en solo unos pocos cientos de millones de años».

Grandes enigmas esperan. Y es que hasta ahora las simulaciones se basaban en las pocas observaciones que los astrónomos tenían del universo primigenio. A medida que tengan más datos, por ejemplo con el telescopio espacial James Webb de reciente lanzamiento, esperan ubicar esas observaciones en el contexto cósmico y mejorar nuestra comprensión del origen del Universo.