Além de hidrogênio e hélio, no Universo há um conjunto de outros elementos químicos, como oxigênio, carbono, ferro e lítio, chamados genericamente de “metais” pelos astrofísicos. Ao estudar o tipo e a quantidade (metalicidade) desses elementos presentes no gás que envolve as galáxias, por exemplo, é possível estimar a evolução delas.

---

Um grupo de pesquisadores do Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas (IAG) da Universidade de São Paulo (USP) iniciou um projeto de pesquisa, realizado com apoio da FAPESP, para estudar a metalicidade de aglomerados de galáxias (união de diversas galáxias).

“Ao compreender melhor os processos de produção e transferência de elementos químicos que ocorrem nesses objetos, que são os de mais larga escala em equilíbrio no Universo, será possível preencher uma peça de um grande quebra-cabeça que é entender a evolução química do espaço como um todo”, disse Gastão Cesar Bierrenbach Lima Neto, professor do IAG e coordenador do projeto, à Agência FAPESP.

De acordo com o pesquisador, à exceção do hidrogênio, hélio e lítio, todos os demais metais presentes no Universo são produzidos pelas estrelas (em um processo denominado nucleossíntese estelar), que, por sua vez, se formam em galáxias.

À medida que as estrelas evoluem, elas ejetam esses metais no meio galáctico interestelar – onde o material é reciclado e, eventualmente, pode dar origem a novas gerações de estrelas.

Como esses processos são altamente complexos, é preciso fazer simulações numéricas com computação de alto desempenho a fim de estudar a metalicidade das galáxias.

“Nós precisamos de computadores muito grandes, além de códigos complexos e o envolvimento de um grupo de pesquisadores”, explicou Lima Neto.

Além disso, são necessárias observações por raios X, como as que Lima Neto e a pesquisadora Tatiana Ferraz Laganá farão durante a pesquisa. Laganá realiza um projeto de pós-doutorado no Núcleo de Astrofísica Teórica (NAT) da Universidade Cruzeiro do Sul (Unicsul), no âmbito do programa Jovens Pesquisadores, da FAPESP.

“Os raios X nos mostram a composição do gás situado entre as galáxias, que é enriquecido por elas”, explicou Lima Neto.

Novo cluster de computadores

A fim de realizar suas simulações numéricas, os pesquisadores do IAG utilizam um dos maiores e mais potentes clusters (aglomerados de computadores) voltado exclusivamente para pesquisas astronômicas, instalado no início de 2012 no Departamento de Astronomia.

Avaliado em mais de US$ 1 milhão, o equipamento foi adquirido com apoio da FAPESP por meio do Programa Equipamentos Multiusuários, no âmbito de um projeto realizado pelo IAG em parceria com o NAT, da Unicsul.

Composto por três torres, do tamanho de geladeiras domésticas que juntas pesam três toneladas, o conjunto de computadores possui 2,3 mil núcleos de processamento.

O sistema possibilitou um aumento de 60 vezes na escala de processamento do Departamento de Astronomia da USP. O cluster utilizado anteriormente pela instituição possuía 40 núcleos de processamento.

“O novo cluster de computadores agregou um poder de cálculo brutal às nossas simulações numéricas”, avaliou Lima Neto. “Simulações que antes levariam meses, agora nós fazemos em alguns dias”, comparou.

O pesquisador Rubens Eduardo Garcia Machado, que realiza pós-doutorado no IAG com Bolsa da FAPESP, começou a rodar as primeiras simulações numéricas de colisões de aglomerados de galáxias, que também provocam mudanças em suas composições químicas.

Colaboração sul-americana

Por meio de colaborações com colegas de outros países da América do Sul, os pesquisadores do IAG também pretendem adaptar códigos de simulações numéricas de evolução química.

Nos últimos anos, os pesquisadores brasileiros iniciaram conversas com colegas do Instituto de Astronomia e Física do Espaço (Iafe) do Conselho Nacional de Investigações Científicas e Técnicas (Conicet) e da Universidade de Buenos Aires (UBA) da Argentina para começar uma colaboração formal de pesquisa.

No início de fevereiro, uma das pesquisadoras do Iafe, a astrofísica argentina Patricia Tissera, esteve no Brasil, por meio de um Auxílio Pesquisador Visitante, concedido pela FAPESP, para discutir com os pesquisadores brasileiros sobre a colaboração.

Na ocasião, Tissera deu uma palestra na Conferência USP sobre Cosmologia, Estruturas de Larga Escala e Primeiros Objetos, realizada nos dias 4 a 7 de fevereiro, em São Paulo, sobre como os padrões químicos e dinâmicos representam uma rota de pesquisa desafiadora para entender a formação das galáxias.

A pesquisadora desenvolveu um código de simulação numérica de evolução química e formação estelar, além de outros processos astrofísicos que os pesquisadores brasileiros pretendem começar a estudar.

“Nós temos interesse em colaborar com colegas de países como a Argentina e o Chile há bastante tempo”, afirmou Lima Neto.

“A ideia é montarmos uma rede de pesquisa sobre astronomia extragaláctica no Cone Sul, a exemplo das existentes nos Estados Unidos e Europa”, contou.

Agência FAPESP