Compreender a formação e a evolução das galáxias é difícil porque muitos processos físicos diferentes, além da gravidade, estão envolvidos, incluindo processos associados à formação de estrelas e radiação estelar, o resfriamento do gás no meio interestelar, feedback do acúmulo de buracos negros, Campos magnéticos, raios cósmicos, e mais. Os astrônomos usaram simulações de computador da formação de galáxias para ajudar a entender a interação desses processos e resolver questões que ainda não podem ser respondidas por meio de observações, como a forma como as primeiras galáxias do universo se formaram. Simulações de formação de galáxias requerem a modelagem autoconsistente de todos esses vários mecanismos de uma vez, mas uma dificuldade fundamental é que cada um deles opera em uma escala espacial diferente, tornando quase impossível simulá-los adequadamente ao mesmo tempo. Entrada de gás do meio intergaláctico para uma galáxia, por exemplo, ocorre em milhões de anos-luz, os ventos das estrelas têm influência por centenas de anos-luz, enquanto o feedback do buraco negro de seu disco de acreção ocorre em escalas de milésimos de um ano-luz.

Os astrônomos Rahul Kannan e Lars Hernquist do CfA, com seus colegas, desenvolveram uma nova estrutura computacional que inclui todos esses efeitos de forma autoconsistente. Os cálculos usam uma nova estrutura de feedback estelar chamada Estrelas e Gás Multifásico em Galáxias (SMUGGLE), que integra processos que envolvem radiação, pó, gás hidrogênio molecular (o componente dominante do meio interestelar) e também inclui modelagem térmica e química. O feedback SMUGGLE é incorporado ao popular código hidrodinâmico AREPO que simula a evolução das estruturas, e que tem um módulo adicionado para incluir efeitos de radiação.

Os astrônomos usam uma simulação da Via Láctea para testar seus resultados, e relatar uma concordância muito boa com as observações. Eles descobriram que os efeitos de feedback da radiação nas taxas de formação de estrelas são bastante modestos, pelo menos em um exemplo da Via Láctea, onde as estrelas estão se formando a uma taxa de apenas duas a três massas solares por ano. Por outro lado, eles descobrem que a radiação das estrelas muda drasticamente a estrutura e o aquecimento do meio interestelar, influenciando a distribuição do calor, caloroso, e material frio que diverge da simples expectativa. O código faz um bom trabalho ao simular a distribuição da temperatura da poeira com a poeira quente deitada (como esperado) perto das regiões de formação de estrelas, mas com a poeira fria, talvez tão baixo quanto dez Kelvin, distribuído mais longe. O sucesso dessas novas simulações motiva os autores a estender seu trabalho para simulações com resolução espacial ainda mais precisa.