Cosmólogos crean gemelos digitales de la Vía Láctea para comprender la verdadera naturaleza de la materia oscura
Los científicos aún desconocen la verdadera naturaleza de la materia oscura, pero confían en que el descubrimiento estará acompañado por gemelos digitales de estructuras cósmicas. El último software para construir simulaciones avanzadas de galaxias acaba de generar dos copias de la Vía Láctea, cada una bajo diferentes escenarios físicos. Según sus creadores, es la primera vez que un gemelo digital toma en cuenta la atractiva posibilidad de que la materia convencional interactúe con la oscura.
El proyecto COZMIC (sigla de Simulaciones Cosmológicas de Acercamiento con Condiciones Iniciales Más Allá de la Materia Oscura Fría) funciona como un laboratorio virtual de física de partículas. En este se pueden construir simulaciones cósmicas con millones de “estrellas” que permiten estudiar la evolución de las galaxias bajo distintos modelos de interacción entre la materia oscura y la bariónica (aquella que podemos ver y tocar).
Los gemelos digitales de la Vía Láctea se desarrollan a partir de diferentes condiciones de física, de modo que su comportamiento varía según las reglas preestablecidas en cada simulación. Al final, es posible comparar los gemelos digitales para verificar cuál se asemeja más a la Vía Láctea que se puede observar con telescopios.
De acuerdo con la Universidad del Sur de California, el equipo programó una supercomputadora con el software para simular galaxias con tres comportamientos distintos de materia oscura: modelo de bola de billar, donde las partículas teóricas colisionan con protones en las primeras etapas del universo; modelo del sector mixto, donde solo algunas chocan pero otras atraviesan la materia bariónica; y modelo de autointeracción, en el que la materia oscura interactúa consigo misma desde el principio y hasta nuestros días.
“Mientras ejecutan estas simulaciones, los científicos ingresan nueva física en la supercomputadora para producir una galaxia cuya estructura lleva las características de esas interacciones entre la materia normal y la oscura”, dijo Andrew Benson, uno de los coautores del estudio.
Una de las galaxias enanas que orbitan la Vía Láctea podría albergar un agujero negro con una masa promedio de 600,000 soles.
COZMIC se diferencia de otros softwares similares porque es el primero que contempla las interacciones teóricas entre materia convencional y la oscura. “No son ni exóticas ni inverosímiles. De hecho es probable que existan”, aclaró Vera Gluscevic, una de las cosmólogas que dirigió el trabajo.
Con COZMIC, los investigadores esperan indagar aún más en la naturaleza de esas partículas todavía indetectables que hoy conforman entre el 70 y 80% del total de la materia que existe en el universo. Los resultados de las pruebas de rendimiento de los gemelos digitales de la Vía Láctea fueron publicados en tres estudios encontrados en The Astrophysical Journal.
“Queremos medir las masas y otras propiedades cuánticas de estas partículas, y cómo interactúan con todo lo demás. Con COZMIC, por primera vez, podemos simular galaxias como la nuestra bajo leyes físicas radicalmente diferentes y contrastarlas con observaciones astronómicas reales”, concluyó Gluscevic.
