El proyecto Lumina reconstruye los primeros 2.000 millones de años del Universo en una gigantesca simulación

Un equipo internacional de científicos ha desarrollado una de las simulaciones cosmológicas más avanzadas realizadas hasta ahora, capaz de reproducir la evolución de la materia, las primeras galaxias y la radiación que transformó el Universo primitivo.

¿Cómo pasó el Universo de ser un espacio dominado por gas y materia oscura a convertirse en el inmenso escenario de galaxias, estrellas y planetas que conocemos? Un equipo de investigadores del Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian ha desarrollado Lumina, una gigantesca simulación informática que reconstruye los primeros 2.000 millones de años de evolución cósmica.

El proyecto, presentado en la revista científica Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, reproduce la interacción entre materia ordinaria, materia oscura, gas y radiación, permitiendo estudiar cómo se formaron las primeras galaxias y cómo su luz transformó el espacio que las rodeaba.

La simulación abarca una región de aproximadamente 1.630 millones de años luz de lado, equivalente a 500 megapársecs, y utiliza unos 432.000 millones de elementos de resolución. Su escala permite analizar simultáneamente las grandes estructuras cósmicas y los procesos físicos que tuvieron lugar alrededor de las primeras fuentes luminosas.

Un superordenador para reconstruir el nacimiento de las galaxias

Para desarrollar Lumina, los científicos utilizaron más de 15.000 unidades de procesamiento gráfico del superordenador Frontier, instalado en el Laboratorio Nacional Oak Ridge, en Estados Unidos.

Una de sus principales innovaciones consiste en incorporar la hidrodinámica de la radiación, que permite estudiar cómo la luz de las primeras estrellas y galaxias interactuó con el gas del Universo primitivo.

El modelo reproduce la evolución de la reionización del hidrógeno y del helio, un proceso fundamental durante el cual la radiación de las primeras fuentes luminosas modificó el estado del gas intergaláctico y permitió que la luz atravesara regiones cada vez mayores del cosmos.

Lumina también ayudará a interpretar los descubrimientos del telescopio espacial James Webb, que ha identificado galaxias existentes apenas unos cientos de millones de años después del Big Bang, algunas con características que todavía plantean importantes interrogantes científicos.

Los investigadores podrán comparar las observaciones reales con las predicciones de este Universo virtual para comprobar hasta qué punto los modelos actuales explican la formación de las primeras estructuras cósmicas.

Aunque Lumina no pretende resolver qué provocó el Big Bang, representa una nueva herramienta para comprender cómo evolucionó el Universo durante sus primeras etapas y cómo surgieron las estructuras que observamos actualmente.