Simulan la formación de estructuras cósmicas usando la relatividad general

Dibujo20160308 Spin-1 and spin-2 metric perturbations nphys3673-f1

Las simulaciones por ordenador de la formación de las grandes estructuras del cosmos se basan en las leyes de Newton de la gravitación. La razón es que se usa la hipótesis de campo gravitacional débil y de que la materia es fría (no es relativista). Se publica en Nature Physics el uso por primera vez de las ecuaciones de la relatividad general de Einstein. Gracias a ellas se pueden tener en cuenta pequeñas correcciones relativistas al modelo cosmológico estándar ΛCDM que se desprecian en las simulaciones newtonianas. El resultado cambio poco lo que ya se sabía, lo que no quita que sea muy interesante y prometedor.

La nueva simulación usa 67 mil millones de partículas que se evolucionan desde un desplazamiento al rojo de z = 100 hasta z=0. Los efectos no newtonianos (o relativistas) son muy pequeños. En estas figuras se muestra un volumen cúbico con un radio de 512 Mpc/h con z = 0. Los halos de materia oscura aparecen en naranja. En la parte izquierda (a) se observa una perturbación tensorial (espín 2) con esferoides en verde (lo que sería una onda gravitacional a escala cosmológica); en la parte derecha (b) una perturbación vectorial (espín 1). Más abajo puedes ver estas simulaciones en vídeo. El futuro de estas simulaciones es muy prometedor, pues conforme mejora la precisión de las simulaciones newtonianas los pequeños efectos relativistas han de ser incorporados.

El artículo es Julian Adamek et al., “General relativity and cosmic structure formation,” Nature Physics, AOP (07 Mar 2016), doi: 10.1038/nphys3673, arXiv:1509.01699 [astro-ph.CO]; los detalles del método de simulación fueron presentados en Julian Adamek et al., “General Relativistic N-body simulations in the weak field limit,” Phys. Rev. D 88: 103527 (2013), doi: 10.1103/PhysRevD.88.103527, arXiv:1308.6524 [astro-ph.CO]. Me he enterado gracias a “Primera simulación del Universo en expansión con ondas gravitacionales,” Ciencia plus.com, 07 Mar 2016; este artículo destaca que las perturbaciones tensoriales son ondas gravitacionales, pero n no hay que confundirse, su efecto en la formación de estructuras cósmicas es muy pequeño.

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4 Comentarios

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FRANCISCO REGLEROFRANCISCO REGLERO

buuuf, lo veo muy alejado de la realidad, el universo no se ve asi

Natanael LiscanoNatanael Liscano

Llegará el día en que ese poder computacional vendrá integrado como PPU en una nvidea de baja gama y diremos “que tajeta tan vieja y lenta, no mueve GTA 1000″, donde yacerá en una caja llena de polvo como la que esta en tu cuarto.

Por otro lado a mi me parace que esa simulación no es del todo correcta y a primera vista esta mal y tiene detalles.

1) la camara gira a velocidad superlumínica, como sistema de referencia no sirve para visualizar el espacio, de hecho el espacio no existe a esa velocidad, es una singularidad donde las longitudes se van a cero.
2) No se puede (imposible de ver) hacer una proyeccion en xyz de las líneas geodésicas de t,x,y,z. El espacio-tiempo es una variedad inseparable y con curvatura intrínseca, toda construcción geométrica de menor número de dimensiones será correcta matemáticamente, pero incorrecta visualmente. Las hojas de unviverso para t constante, tienen métricas que no se pueden “visualizar” en el espacio x,y,z. La curvatura intrínseca crea esta limitante naturalmente. De hecho hay curvaturas intrínsecas que no siempre se pueden visualizar “matemáticamente” como una curvatura extrinseca en un espacio de dimension mayor que la variedad curvada.

PD:
Por defecto (en el sentido de la palabra), cuando finaliza un video sacado de youtube, éste invita a ver otros videos relacionados. En el link:

el parámetro “?rel=0″ de la URL evita este “defecto” que en particular a mi y a muchos otros nos molesta porque llevan a ver videos mundanos respecto de la física.. Si no es el caso o hay otros motivos de por medio simplemente ignorar este comentario.

Enrique Moreno

67000 millones de partículas! Cuantos grados de libertad tiene cada una? La cosa en total tiene que rondar el millón de millones de grados de libertad. Qué salvajada de sistema de ecuaciones y encima integrando en el tiempo!
Si a mi me dicen esto en los 90 no me lo creo. Le hubiera echado 50 años no 20, para semejante capacidad computacional.

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