A astronomia extragaláctica é o estudo de outras galáxias e aglomerados de galáxias. Esses objetos fascinantes tem uma enorme variedade de tamanhos e morfologias, e passam por vários processos ao longo de sua evolução.
A evolução de galáxias leva bilhões de anos. Nós não temos como observar em tempo real vários dos processos pelos quais as galáxias passam. O que podemos fazer é observar galáxias diferentes em estágios de evolução diferentes e fazer modelos teóricos para explicar o que observamos. É aí que entram as simulações: modelos matemáticos performados por computadores, que tem o objetivo de descrever um sistema real.
As galáxias podem ser representadas por um conjunto de N corpos que interagem gravitacionalmente entre si. Parâmetros observacionais são utilizados nos modelos computacionais, que, por sua vez, podem nos fornecer outras informações e predições que as observações não fornecem. Assim, um método complementa o outro.
O trabalho com simulações envolve 3 etapas: criar condições iniciais, rodar a simulação e analisar os resultados.
Sobre os tipos de simulações, existem as simulações locais, que focam em sistemas específicos e/ou isolados, e as simulações cosmológicas, que tem o objetivo de descrever a evolução dos componentes do universo, e são mais adequadas para o estudo de estruturas de grande escala. Eu já trabalhei com simulações locais, feitas com o código galstep para criar condições iniciais e com o código Gadget-4 para rodar as simulações.
Como exemplo de simulações cosmológicas podemos citar a Millennium Run e a IllustrisTNG (mas existem muitas outras igualmente importantes – um artigo de revisão muito bom sobre o tema é este).
Exemplo de simulação local rodada com o Gadget-4. Nesta figura, temos uma galáxia satélite orbitando uma galáxia maior, vista de lado.
Frame da simulação cosmológica IllustrisTNG-100. Esta imagem é a distribuição do componente estelar em larga escala.
Para saber mais sobre minha linha de pesquisa durante o mestrado, clique na subpágina "Morfologia em simulações".
Para estudar galáxias, não basta ter modelos teóricos: precisamos compará-los com dados observacionais, afim de confirmar nossas previsões e hipóteses. A obtenção destes dados se dá com telescópios espaciais (como o Hubble Space Telescope e o James Webb Space Telescope) e observatórios terrestres (como o Gemini e o Vera Rubin Observatory). Alguns estão associados à grandes levantamentos de dados (surveys). Além disso, é claro que equipamentos diferentes tem propósitos e configurações diferentes, e é preciso entender o que é melhor para a ciência que você quer fazer.
O telescópio espacial Hubble (HST).
O Observatório Vera Rubin, no Chile. Abriga o Legacy Survey of Space and Time (LSST).
Atualmente, estou começando a trabalhar com dados dos telescópios Hubble e James Webb para estudar a formação estelar em caudas de jellyfish galaxies. A alta resolução destes equipamentos é ótima para este tipo de estudo.