Simulações de galáxias feitas em computadores têm revelado algo curioso: mesmo quando os cientistas partem dos mesmos dados, os resultados finais podem ser diferentes. Um novo estudo da Universidade de Leiden, na Holanda, sugere que isso não é falha técnica, mas uma característica natural dos sistemas galácticos e da forma como eles são modelados.
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Conduzida por Tetsuro Asano e Simon Portegies Zwart, do Observatório de Leiden, a pesquisa, que será publicada na revista Astronomy & Astrophysics, está disponível no repositório online de pré-impressão arXiv. O trabalho busca responder a uma antiga questão da astrofísica sobre o grau de previsibilidade de uma galáxia como a Via Láctea.
Em resumo:
- Diferenças em simulações de galáxias seriam justificadas por “efeito borboleta”;
- Pequenas variações iniciais mudam o resultado das simulações;
- Estudo analisou a Via Láctea;
- Modelos mostram mudanças em braços espirais e centro galáctico;
- Galáxias mantêm forma geral, mas detalhes são imprevisíveis.
Para investigar, os pesquisadores construíram centenas de versões digitais de galáxias parecidas com a Via Láctea. Esses modelos incluem um disco de bilhões de estrelas e uma vasta região de matéria escura, que funciona como uma espécie de “andaime invisível” responsável pela gravidade do sistema.
Em cada conjunto de testes, foram rodadas duas simulações quase idênticas. A única diferença era extremamente pequena, como o deslocamento de uma única estrela em uma fração mínima. Ainda assim, ao longo do tempo, essa diferença inicial cresceu de forma inesperada.
Com o avanço da simulação, as galáxias começaram a se transformar de maneiras distintas. Os braços espirais assumiam formas diferentes e até a estrutura central, conhecida como barra galáctica, podia girar de maneira desigual em cada modelo.
“Efeito Borboleta”: pequenas mudanças iniciais podem transformar destinos
Esse comportamento lembra o chamado “Efeito Borboleta”, em que pequenas mudanças iniciais podem gerar consequências muito grandes. O estudo mostra que, ao contrário do que se imaginava, uma galáxia com bilhões de estrelas não é automaticamente estável ou “suave” em seu comportamento.
Segundo os pesquisadores, essas pequenas variações não são neutralizadas pelo grande número de estrelas. Pelo contrário, elas podem se amplificar, criando diferenças visíveis na estrutura final da galáxia. Isso ajuda a explicar por que simulações anteriores chegaram a conclusões diferentes sobre o nível de caos nesses sistemas.
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Um fator importante está na forma como os cálculos são feitos. Para evitar instabilidades matemáticas, muitos modelos simplificam a gravidade em escalas muito pequenas, como se as estrelas fossem pequenas nuvens. Essa aproximação reduz interações fortes que, na prática, podem aumentar o caos.
Ao ajustar esse nível de simplificação, os cientistas perceberam quando uma simulação se aproxima mais da realidade. Algumas estruturas, como a barra central, aparecem de forma consistente. Já os braços espirais e detalhes internos variam bastante entre os modelos.
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O estudo indica ainda que a Via Láctea pode se tornar imprevisível em escalas de cerca de um milhão de anos, um intervalo pequeno diante de seus dez bilhões de anos de existência. Mesmo assim, as galáxias mantêm uma forma geral reconhecível.
No fim, o trabalho mostra que o efeito borboleta tem limites no Universo: ele cria diferenças importantes, mas não destrói a estrutura básica das galáxias. Assim, elas podem ser ao mesmo tempo ordenadas em sua forma geral e caóticas em seus detalhes.