Imagine assistir ao nascimento de uma galáxia, do Big Bang até hoje, como se fosse um filme. As simulações COLIBRE tornaram isso possível e, pela primeira vez, também dá para ouvir esse processo. Um time internacional de astrônomos apresentou o conjunto de simulações cosmológicas mais realistas já criadas, mostrando como as galáxias se formaram e evoluíram ao longo de bilhões de anos com um nível de detalhe surpreendente.
Os resultados foram publicados no periódico Monthly Notices of the Royal Astronomical Society e representam quase uma década de desenvolvimento. Segundo a Royal Astronomical Society, o projeto reuniu pesquisadores da Europa, Austrália e Estados Unidos em torno de uma meta ambiciosa: recriar o universo dentro de um computador.
O que são as simulações COLIBRE e por que elas importam
As simulações COLIBRE são “universos virtuais” criados para modelar a evolução das galáxias desde o início do cosmos. Diferente de simulações anteriores, elas incluem dois ingredientes que costumavam ser ignorados: o gás frio e a poeira cósmica.
Esses elementos parecem simples, mas fazem toda a diferença. Afinal, as estrelas nascem dentro de nuvens de gás frio. Além disso, a poeira absorve a luz ultravioleta das estrelas e a reemite em infravermelho, mudando completamente a aparência das galáxias nos telescópios. Sem modelar essas duas peças do quebra-cabeça, nenhuma simulação conseguia reproduzir galáxias verdadeiramente realistas.
De acordo com o professor Joop Schaye, da Universidade de Leiden e líder do projeto, a maioria das simulações anteriores precisava impedir artificialmente que o gás esfriasse abaixo de aproximadamente 5.500 graus Celsius, mais quente que a superfície do Sol. Isso era necessário porque modelar gás mais frio exigia processamento computacional enorme. Contudo, as estrelas se formam justamente em gás muito mais frio que isso. Portanto, as COLIBRE corrigem esse problema de forma direta.
Crédito: Schaye et al. (2026) – Licença CC BY 4.0
Gás frio, poeira e muito poder computacional
Para chegar a esse nível de realismo, as simulações COLIBRE usam até 20 vezes mais elementos de resolução do que simulações anteriores. Isso significa maior volume simulado, maior detalhe e resultados estatisticamente mais robustos.
A maior simulação do projeto exigiu 72 milhões de horas de CPU. Além disso, o modelo completo levou quase dez anos para ser desenvolvido. Os cálculos foram executados no supercomputador COSMA8, localizado no Institute for Computational Cosmology da Universidade de Durham, no Reino Unido.
Os grãos de poeira simulados também desempenham um papel fundamental. Eles ajudam na formação de moléculas de hidrogênio, que dominam o conteúdo de gás frio das galáxias. Dessa forma, a poeira não é apenas estética: ela participa ativamente dos processos físicos que constroem as galáxias.
As galáxias virtuais se parecem com as reais
Um dos resultados mais impressionantes das COLIBRE é que as galáxias geradas pelos computadores são quase indistinguíveis das galáxias reais. Carlos Frenk, professor de Física Fundamental da Universidade de Durham e membro central da equipe, descreveu a sensação de ver galáxias “saindo” do computador com as mesmas propriedades que os astrônomos medem em dados reais: número, luminosidade, cor e tamanho.
Além disso, as simulações reproduzem com sucesso galáxias tanto no universo atual quanto no universo jovem, como observado pelo Telescópio Espacial James Webb (JWST). Isso é importante porque alguns resultados iniciais do JWST pareciam desafiar o modelo cosmológico padrão.
Quando o James Webb questionou o modelo padrão
Nos últimos anos, o JWST encontrou galáxias muito massivas existindo surpreendentemente cedo no universo. Esses dados geraram debate: e se o nosso modelo padrão de como o cosmos funciona estivesse errado?
As COLIBRE oferecem uma resposta. Segundo o Dr. Evgenii Chaikin, da Universidade de Leiden e co-autor do estudo principal, quando os processos físicos são representados de forma mais realista nas simulações, o modelo padrão continua consistente com as observações. Portanto, o modelo não está quebrado. Na verdade, ele apenas precisava de mais detalhes para funcionar corretamente.
Contudo, nem tudo está resolvido. As misteriosas “Little Red Dots”, estruturas avermelhadas descobertas pelo JWST e possivelmente as sementes de buracos negros supermassivos, ainda não aparecem nas COLIBRE. O modelo assume que essas sementes já existem, então modelar sua formação original vai exigir simulações com resolução ainda maior e nova física, abrindo caminho para trabalhos futuros.
Créditos: NASA, ESA, CSA, L. Furtak, R. Maiolino, F. D’Eugenio, I. Juodžbalis, H. Übler, C. Marconcini. Processamento de imagem: A. Pagan.
Ver e ouvir o universo evoluir
Além dos dados científicos, a equipe criou algo que vai além dos gráficos tradicionais: vídeos sonificados, mapas interativos e ferramentas que permitem explorar os universos virtuais de formas nunca vistas.
A sonificação transforma informações físicas em sons. Assim, enquanto você assiste às galáxias se formarem, pode também ouvir variações de densidade, temperatura e velocidade do gás. O Dr. James Trayford, da Universidade de Portsmouth, liderou o desenvolvimento do modelo de poeira das COLIBRE e também a sonificação das visualizações.
Segundo Trayford, o objetivo é criar novas formas de explorar a ciência, tornando o campo mais acessível e ajudando a construir intuição sobre como as galáxias crescem e evoluem. Dessa forma, as COLIBRE não são apenas uma ferramenta para cientistas: elas se tornam uma ponte entre a astronomia profissional e o público curioso.
Um laboratório virtual para o futuro da astronomia
As simulações COLIBRE funcionam como um laboratório virtual poderoso. Com elas, os pesquisadores podem testar teorias, interpretar observações reais e criar “observações virtuais” para verificar como os astrônomos analisam dados do mundo real.
Por fim, vale lembrar que a maior parte das simulações foi concluída em 2025, mas algumas das de maior resolução ainda estão em execução e devem terminar apenas após o verão do hemisfério norte. Portanto, ainda há muito mais ciência por vir dessas “galáxias de computador”.
O universo que cabe em um supercomputador
Estamos em um momento único na história da astronomia. De um lado, telescópios como o JWST observam o universo real em detalhes jamais vistos. De outro, simulações como as COLIBRE recriam esse universo dentro de máquinas, permitindo testar hipóteses, comparar teorias e entender o que realmente aconteceu nos primeiros bilhões de anos após o Big Bang.
A evolução das galáxias deixou de ser apenas teoria ou observação distante. Hoje, ela é algo que podemos ver, analisar e até ouvir. E a pergunta que fica é fascinante: quanto tempo falta para que as simulações sejam tão detalhadas que não consigamos mais distinguir o virtual do real?
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Perguntas frequentes sobre as simulações COLIBRE
O que são as simulações COLIBRE?
São universos virtuais criados por uma equipe internacional de astrônomos para modelar como as galáxias se formaram e evoluíram desde o Big Bang até os dias atuais, com um nível de realismo sem precedentes.
Por que as COLIBRE são diferentes de simulações anteriores?
As simulações incluem componentes fundamentais, como gás frio e poeira cósmica, que geralmente eram simplificados ou ignorados por serem extremamente difíceis de modelar. Isso permitiu criar galáxias virtuais muito mais parecidas com as observadas no universo real.
Quanto tempo levou para desenvolver as COLIBRE?
O desenvolvimento completo das simulações levou quase dez anos e envolveu pesquisadores de instituições da Europa, Austrália e Estados Unidos.
O que é sonificação no contexto das COLIBRE?
Sonificação é a técnica de transformar dados científicos em sons. Nas COLIBRE, propriedades como densidade, temperatura e distribuição do gás são convertidas em áudio, permitindo que os cientistas “ouçam” aspectos da evolução das galáxias.
As COLIBRE confirmam o modelo cosmológico padrão?
Sim. Os resultados indicam que, quando processos físicos importantes são representados com maior fidelidade, o modelo cosmológico padrão continua compatível com observações feitas pelo Telescópio Espacial James Webb e outros observatórios modernos.
Quais são os limites das COLIBRE?
As simulações ainda não conseguem reproduzir completamente os chamados “Little Red Dots”, objetos observados pelo James Webb que podem representar as sementes dos primeiros buracos negros supermassivos. Compreender sua origem exigirá modelos ainda mais sofisticados.
Onde posso explorar as visualizações das COLIBRE?
Os materiais produzidos pela colaboração, incluindo vídeos sonificados, animações e mapas interativos, estão disponíveis no portal oficial do projeto: colibre-simulations.org.
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Fonte:
- Artigo: “See and hear galaxies evolve from the dawn of the universe” Publicado em ras.ac.uk