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¿Por qué las galaxias cambian de forma?

Los investigadores pueden haber respondido una pregunta de hace décadas sobre la evolución de las galaxias, aprovechando el poder de la inteligencia artificial (IA) para acelerar su investigación.

¿Por qué las galaxias cambian de forma? (Doctor Fision)
Desde que se inventó la Secuencia de Hubble, que clasifica las morfologías de las galaxias, en 1926, los astrónomos han estado refinando nuestra comprensión de la evolución y la morfología de las galaxias a medida que avanza nuestra tecnología.
En la década de 1970, los investigadores confirmaron que las galaxias solitarias tienden a tener forma de espiral, y las que se encuentran en cúmulos de galaxias probablemente sean suaves y sin rasgos distintivos, conocidas como elípticas y lenticulares (con forma de lente).
Una galaxia solitaria es una galaxia que existe aislada, sin vecinos cercanos. Estas galaxias son relativamente raras, ya que la mayoría de las galaxias se encuentran en grupos o cúmulos. Las galaxias solitarias pueden ser más comunes en el universo primitivo, cuando la densidad de galaxias era menor. Algunos ejemplos de galaxias solitarias incluyen la Gran Nube de Magallanes y la Pequeña Nube de Magallanes, que son galaxias satélite de la Vía Láctea, y la galaxia enana Canis Major, que también es una galaxia satélite de la Vía Láctea.
Ha sido publicada en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society  una nueva investigación dirigida por astrónomos del Centro Internacional para la Investigación de Radioastronomía (ICRAR) puede haber descubierto la razón de estas diferencias en las formas.
El Centro Internacional para la Investigación de Radioastronomía (ICRAR) es una empresa conjunta entre la Universidad de Curtin y la Universidad de Australia Occidental con el apoyo y la financiación del Gobierno del Estado de Australia Occidental.
El autor principal, el Dr. Joel Pfeffer, del nodo ICRAR de la Universidad de Australia Occidental, dijo que la investigación explica la "relación morfología-densidad", donde las galaxias agrupadas parecen más suaves y sin rasgos distintivos que sus contrapartes individuales.
"Hemos descubierto que suceden algunas cosas diferentes cuando juntamos muchas galaxias”, dijo el Dr. Pfeffer. “Los brazos espirales de las galaxias son muy frágiles y, a medida que aumenta la densidad de los cúmulos de galaxias, las galaxias espirales comienzan a perder su gas".
"Esta pérdida de gas hace que 'dejen caer' sus brazos espirales, transformándose en una forma lenticular". Continúa explicando Pfeffer. "Otra causa son las fusiones de galaxias, que pueden hacer que dos o más galaxias espirales se estrellen para formar una gran galaxia elíptica como consecuencia" concluye el experto.
¿Por qué las galaxias cambian de forma?

¿Por qué las galaxias cambian de forma?

El estudio utilizó las poderosas simulaciones EAGLE para analizar un grupo de galaxias en detalle, utilizando un algoritmo de inteligencia artificial para clasificar las galaxias por su forma.
EAGLE (Evolución y ensamblaje de galaxias y sus entornos) es una simulación destinada a comprender cómo se forman y evolucionan las galaxias. Esta simulación es una de las simulaciones hidrodinámicas cosmológicas más grandes de la historia, utilizando casi 7 mil millones de partículas para modelar la física. Tomó más de un mes y medio de tiempo de computadora en 4000 núcleos de cómputo de la supercomputadora DiRAC-2 en Durham.
El algoritmo basado en redes neuronales fue entrenado por el candidato a doctorado ICRAR Mitchell Cavanagh y puede clasificar casi 20,000 galaxias por minuto, comprimiendo lo que normalmente tomaría semanas en una hora.
Las simulaciones coinciden estrechamente con lo que se ha observado en el Universo, dando a los investigadores la confianza para utilizar los resultados de la simulación para interpretar las observaciones de los cúmulos de galaxias.
Los cúmulos de galaxias son algunas de las estructuras más grandes del universo y pueden contener una masa equivalente a cientos de billones de soles. Se forman a través del colapso gravitatorio de grandes regiones de materia. Las galaxias dentro de un cúmulo se mantienen unidas por su atracción gravitatoria mutua y, por lo general, están separadas por distancias de unos pocos millones de años luz. Los cúmulos de galaxias son importantes para comprender la estructura a gran escala del universo y la forma en que las galaxias evolucionan e interactúan.
El estudio también identificó varias galaxias lenticulares fuera de las regiones de alta densidad donde se esperan, y el modelo sugiere que fueron creadas por la fusión de dos galaxias.
Las galaxias lenticulares, también conocidas como galaxias S0, son un tipo de galaxia con una estructura intermedia entre las galaxias espirales y las galaxias elípticas. Tienen una estructura en forma de disco como las galaxias espirales, pero no tienen brazos espirales visibles. En cambio, tienen una apariencia suave y redonda, similar a las galaxias elípticas
El Dr. Pfeffer dijo que el trabajo reúne varias investigaciones sobre la evolución galáctica, para comprender por primera vez la relación morfología-densidad. "Ha habido muchas sugerencias a lo largo del tiempo", dijo. "Pero este es el primer trabajo que realmente junta todas las piezas del rompecabezas".
Referencias:
Joel Pfeffer. et al.The galaxy morphology–density relation in the EAGLE simulation. The Royal Astronomical Society 2022. doi.org/10.1093/mnras/stac3466

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