Nombre organización: Universidad Autónoma de Madrid
Otras organizaciones participantes: Red Española de Supercomputación (RES), Barcelona Supercomputing Center y EuroCC Spain.
Área: Academia.
Antes de la formación de las primeras galaxias, el Universo era mayoritariamente neutro, frío y oscuro. La expansión cósmica había reducido drásticamente su energía, impidiendo que los fotones calentaran el medio. Esto cambió alrededor de 400 millones de años después del Big Bang, cuando comenzaron a formarse las primeras galaxias. Sin embargo, todavía se conoce muy poco sobre sus propiedades.
El telescopio espacial James Webb (JWST) ha permitido explorar estas etapas iniciales del cosmos, detectando un número de galaxias brillantes mayor del esperado tan solo 275 millones de años después del Big Bang. El proyecto FirstLight buscó contrastar predicciones teóricas con estos datos observacionales mediante simulaciones de alto rendimiento computacional.
Gracias al superordenador MareNostrum5 del Barcelona Supercomputing Center, el equipo liderado por Daniel Ceverino pudo simular con precisión la evolución del sistema gravitatorio N-body y la dinámica del gas mediante una técnica de refinamiento de malla adaptativa (AMR). Para ello utilizaron el código ART, un software híbrido MPI+OpenMP que divide el volumen cosmológico completo en subdominios más pequeños y eficientes.
Este enfoque permitió seguir en detalle la formación de galaxias en el universo temprano, reproduciendo las condiciones físicas que habrían dado lugar a las observaciones actuales.
Los resultados mostraron que la formación de galaxias tan tempranas está impulsada por una alta tasa de conversión de gas en estrellas durante los primeros momentos del universo, es decir, una eficiencia galáctica elevada. Esto explicaría el gran número de galaxias brillantes observadas por el JWST.
Además, se estudiaron galaxias con morfología irregular (clumpy galaxies) y se observó que los cúmulos centrales están dominados por estrellas más antiguas, mientras que los cúmulos periféricos están compuestos principalmente por estrellas jóvenes. Estos últimos se originan a partir de residuos gaseosos en las colas de marea generadas por fusiones galácticas, lo que los convierte en estructuras efímeras que terminan fusionándose rápidamente.
La Universidad Autónoma de Madrid, a través del equipo liderado por Daniel Ceverino, investiga el origen y evolución de las galaxias en el universo primitivo mediante simulaciones cosmológicas de alta resolución. Utilizando herramientas como el código ART y recursos de supercomputación proporcionados por la RES, el grupo contribuye a comprender los mecanismos físicos detrás de la formación galáctica y a contrastar predicciones teóricas con datos de telescopios como el JWST. Su trabajo ayuda a descifrar una de las etapas más desconocidas de la historia del universo.
