Gli astronomi creano il primo Universo virtuale della storia

Un gruppo si astronomi ha realizzato una straordinaria simulazione al computer dell'evoluzione dell'Universo, da poco dopo il Big Bang fino ad oggi, coprendo un arco di tempo pari a circa 13 miliardi di anni. L'universo virtuale ha richiesto una quantità incredibile di dati ed è realizzata con una risoluzione senza precedenti.

Nei computer del Massachusetts Institute of Technology esiste un vero e proprio cosmo virtuale, il primo del suo genere.
I precedenti tentativi di simulare l’universo erano impediti della mancanza di potenza di calcolo e dalla complessità della fisica sottostante.
Di conseguenza, le simulazioni erano limitate in risoluzione o costrette a concentrarsi su una piccola porzione di universo. Ciò rendeva difficile simulare i processi dietro la formazione delle stelle, le esplosioni delle supernovae e la creazione dei buchi neri supermassicci.
Ora, grazie ad una simulazione chiamata “Illustris”, gli astronomi sono riusciti ad ottenere una simulazione fedelissima dell’evoluzione del cosmo. Illustris ha reso possibile la creazione di 13 miliardi di anni di evoluzione cosmica in un cubo di 350 milioni di anni luce di lato e una risoluzione senza precedenti. I risultati sono stati pubblicati sul numero dell’8 maggio della rivista Nature.
“Fino ad ora, nessuna simulazione è stata in grado di riprodurre l’universo su entrambe le scale micro e macro allo stesso tempo”, spiega sul sito del Center for Astrophysics Harvard Smithsonian l’autore Mark Vogelsberger del Massachusetts Institute of Technology e del Centro Harvard – Smithsonian per l’Astrofisica, il quale ha condotto il lavoro in collaborazione con ricercatori di diverse istituzioni, tra cui l’Istituto per gli Studi Teorici di Heidelberg in Germania.
Illustri impiega un sofisticato algoritmo di programmazione in grado di riprodurre l’evoluzione dell’Universo in alta risoluzione. La simulazione prevede la presenza sia della materia normale che della materia oscura. Il team ha dedicato cinque anni allo sviluppo di Illustris. I calcoli hanno richiesto il funzionamento di 8 mila CPU in esecuzione in parallelo. Se avessero usato un computer desktop di media potenza, i calcoli avrebbero richiesto più di 2 mila anni per essere completati.
La simulazione comincia solo 12 milioni di anni dopo il Big Bang. Quando ha raggiunto l’epoca attuale, gli astronomi hanno contato più di 41 mila galassie nel cubo di spazio simulato. È importante sottolineare che Illustris ha prodotto un mix realistico di galassie a spirale (come la Via Lattea) e galassie ellittiche. Ha anche ricreato strutture su larga scala come gli ammassi di galassie. Su piccola scala, ha ricreato con precisione la chimica delle singole galassie.
Il team ha rilasciato un video ad alta definizione. “È la descrizione più realistica delle proprietà delle galassie finora ottenuta”, osserva su media.inaf.it l’astrofisico Giuseppe Murante, dell’osservatorio di Trieste dell’Istituto Nazionale di Astrofisica, commentando il risultato.
“Il modello è il frutto di una simulazione numerica, che integra al computer le equazioni che descrivono l’universo. La traduzione in immagini della simulazione numerica non è stata affatto banale: il video scientifico è stato prodotto mentre la simulazione andava avanti e il risultato è spettacolare”, commenta Murante.
“Illustris è come una macchina del tempo”, spiega Shy Genel, coautore dello studio. “Possiamo andare avanti e indietro nel tempo. Siamo in grado di mettere la simulazione in pausa e ingrandire una singola galassia o ammasso di galassie per vedere cosa sta realmente accadendo”.