160 investigadores de 60 universidades presentan los resultados de su primer conjunto de simulaciones cosmológicas de la formación de una galaxia como la nuestra, la Vía Láctea, con el fin de avanzar hacia una teoría de la formación de las galaxias.

El equipo de investigación ha revelado cómo la recuperación de las propiedades observadas del gas que rodea a las galaxias es la clave para obtener simulaciones realistas, en lugar de ajustar el número y la distribución de las estrellas, que era lo habitual hasta ahora.

En la última década, los astrofísicos han desarrollado herramientas que les permiten simular cómo se formaron las galaxias desde el Big Bang, hace 13.800 millones de años, hasta hoy con ayuda de superordenadores, pero siempre se veían limitados por diversas fuentes de error. Ahora, un grupo internacional de investigación, dirigido por Ji-hoon Kim en la Universidad Nacional de Seúl (Corea), Joel Primack en la Universidad de California Santa Cruz, y Santi Roca-Fàbrega colaborador honorífico del grupo GUAIX de la Universidad Complutense de Madrid (actualmente en la Universidad de Lund), ha encontrado la forma de subsanar estos errores y realizar simulaciones más acertadas.

En los últimos años se han realizado grandes progresos en las simulaciones por ordenador, lo que ha permitido a los investigadores calcular de forma realista cómo se forman las galaxias. Estas simulaciones cosmológicas son cruciales para nuestra comprensión teórica del origen de las galaxias, las estrellas y los planetas. Sin embargo, las predicciones de estos modelos se ven afectadas por las limitaciones de la resolución numérica y las suposiciones sobre una serie de factores, como la explosión de estrellas, los flujos galácticos y los movimientos estelares.

Para minimizar las fuentes de error y producir simulaciones más realistas, 160 investigadores de 60 universidades se han unido y han formado la Colaboración AGORA, que presenta ahora los resultados de su primer conjunto de simulaciones cosmológicas de la formación de una galaxia como la nuestra, la Vía Láctea, con el fin de avanzar hacia una teoría de la formación de las galaxias, ya que es crucial comparar los resultados y los códigos de diferentes simulaciones. “Ahora lo hemos conseguido reuniendo grupos de códigos que compiten entre sí, simulando galaxias, en una especie de super simulador”, afirma Santi Roca-Fábrega.

La simulación se basa en los mismos supuestos astrofísicos sobre radiación ultravioleta de fondo, enfriamiento del gas, calentamiento y formación estelar. Con la ayuda de los nuevos resultados, los investigadores pueden determinar que las galaxias de disco como la Vía Láctea podrían haber comenzado a formarse al principio de la historia del Universo, en total consonancia con las observaciones del telescopio James Webb.

También han descubierto que el número de galaxias satélite (galaxias que orbitan galaxias mayores) es coherente con las observaciones independientemente de la estrategia de simulación utilizada, lo que resuelve por completo un viejo problema denominado “problema de los satélites desaparecidos”, que consistía en la ausencia en las observaciones de la gran población de pequeñas galaxias satélite predicha por las simulaciones de materia oscura sola sin la inclusión de gas y estrellas. Además, el equipo de investigación ha revelado cómo la recuperación de las propiedades observadas del gas que rodea a las galaxias es la clave para obtener simulaciones realistas, en lugar de ajustar el número y la distribución de las estrellas, que era lo habitual hasta ahora.

Además, a raíz de estos artículos, se han abiertos nuevos caminos para entender mejor la formación de galaxias, en particular, el estudiante de doctorado de la UCM, Ramón Rodríguez Cardoso está analizando cómo las pequeñas galaxias son canibalizadas por las más grandes en un proceso que puede durar miles de millones de años. El trabajo se ha prolongado durante los últimos ocho años y ha supuesto la ejecución de cientos de simulaciones y el empleo de más de cien millones de horas en instalaciones de supercomputación, explica Santi Roca-Fábrega.

Ahora el trabajo continúa hacia un mayor refinamiento de las simulaciones en torno a la formación de galaxias. Con cada avance tecnológico, Santi Roca-Fábrega y sus colegas esperan añadir nuevas piezas al rompecabezas de la vertiginosa cuestión del nacimiento y evolución del universo y las galaxias.

“La colaboración nos ha ayudado a mejorar los códigos numéricos encontrando y corrigiendo errores y comprendiendo mejor cómo los parámetros de cada código controlan los procesos astrofísicos, incluida la formación estelar. Este es el punto de partida para realizar simulaciones más fiables de la formación de galaxias, lo que a su vez nos ayudará a comprender mejor nuestra galaxia natal, la Vía Láctea”, afirma Santi Roca-Fábrega.

 

El estudio se ha publicado en The Astrophysical Journal, con copias de libre acceso de los artículos en ArXiv:

https://arxiv.org/abs/2402.06202

https://arxiv.org/abs/2402.05392

https://arxiv.org/abs/2402.05246

 

Con una resolución sin precedentes de 40 metros, el proyecto RALAN-Map EU está dirigido por el astrofísico de la Universidad Complutense de Madrid, Alejandro Sánchez de Miguel. Este mapa representa un avance significativo en el estudio de la contaminación lumínica, porque permite una evaluación más precisa de su impacto en el medio ambiente y en la salud humana.

La Universidad Complutense de Madrid y el ‘International Research Center of Big Data for Sustainable Development Goals’ (CBAS) han lanzado el primer mapa de contaminación lumínica calibrado de alta resolución de la Península Ibérica gracias al uso de datos proporcionados por el satélite SDGSAT-1.

Con una resolución sin precedentes de 40 metros, el proyecto RALAN-Map EU, ha sido dirigido por el astrofísico complutense Alejandro Sánchez de Miguel del Departamento de Fisica de la Tierra y Astrofísico, en colaboración con el International Research Center of Big Data for Sustainable Development Goals (CBAS). El mapa de la Península Ibérica destaca por su cobertura completa, incluyendo también las Islas Canarias, Madeira y Baleares.

Este mapa representa un avance significativo en el estudio de la contaminación lumínica, permitiendo una evaluación más precisa de su impacto en el medio ambiente y en la salud humana. Una de las características más destacadas de este mapa es su capacidad para proporcionar una estimación de la temperatura de color de las fuentes de luz estudiadas, un factor crucial en la comprensión de los efectos de la luz artificial en la noche.

La presentación de este mapa abre nuevas vías para la investigación y la toma de decisiones en materia de gestión de la iluminación y protección del cielo nocturno. Este proyecto no solo es un hito para los investigadores y científicos involucrados, sino también un recurso valioso para los gobiernos, urbanistas, y conservacionistas que buscan soluciones sostenibles para el creciente problema de la contaminación lumínica.

El equipo detrás del RALAN-Map EU continúa trabajando en la mejora y refinamiento de este mapa, con el objetivo de proporcionar una herramienta aún más precisa y útil para la comunidad global.

Imagen de Madrid-Toledo-Guadalajara-Ávila. Proyecto RALAN-MAP EU. (Alejandro Sánchez de Miguel)

 

_{Proyecto y acceso al mapa Interactive Map – https://pmisson.users.earthengine.app/view/sdgsat-1-p-iberica.}

_{About RALAN-MAP – https://citiesatnight.org/r-alan-project-2/}

Más información: NOTA DE PRENSA UCM

La Dra. Cristina Catalán Torrecilla, miembro del grupo GUAIX y responsable en la UCM del proyecto, participó el pasado 21 de junio de 2023 en la reunión inicial del proyecto Europeo AC3 (Agile and Cognitive Cloud edge Continuum management) que tuvo lugar en el EURECOM SophiaTech campus, en Sophia Antipolis, cerca de Niza (Francia). El proyecto AC3 tratará de desarrollar un marco ágil para gestionar eficazmente los datos mediante procedimientos de integración perfecta (cloud-edge computing continuum). La UCM, a través del Grupo GUAIX y la Dra. Catalán-Torrecilla, participa en tres de los paquetes de trabajo del proyecto, proporcionando datos de espectroscopía 2D que conllevan requisitos exigentes de procesado y visualización.

AC3 está coordinado por Athena Research & Innovation Information Technologies (Grecia) y en el proyecto, además de la UCM, también participan IBM, Eurecom, Arsys, Redhat, Hewlett Packard, Ionos, Spark Works Limited, FingleTek, Ubitech, Iquadrat y la Universidad del Pireo.