Grazie all’innovativo supercomputer Frontiers, gli scienziati hanno raggiunto un traguardo straordinario nel campo dell’astrofisica. Questo supercomputer, attualmente secondo più veloce del pianeta, è situato presso l’Oak Ridge National Laboratory negli Stati Uniti. Il progetto, che ha preso il nome di ExaSky, rappresenta un passo significativo nella comprensione dell’evoluzione e della fisica dell’universo, aprendo nuove strade per la ricerca sulla materia oscura, quella parte dell’universo che rimane avvolta nel mistero.
Le simulazioni cosmologiche sono strumenti vitali per la comunità scientifica, poiché consentono di visualizzare e comprendere l’universo in modi che altrimenti sarebbero impossibili. Secondo Salman Habib, coordinatore del progetto e fisico dell’Argonne National Laboratory, esistono due principali elementi che compongono l’universo: la materia oscura, che per ora conosciamo solo per le sue interazioni gravitazionali, e la materia convenzionale, quella di cui siamo fatti noi stessi. Per avere un quadro completo di cosa stia realmente accadendo nell’universo, è necessario simulare entrambi questi componenti.
“Non basta solo guardare alla gravità,” chiarisce Habib. “Dobbiamo considerare anche la fisica del gas caldo e la formazione di stelle, buchi neri e galassie.” A tal proposito, le simulazioni idrodinamiche cosmologiche emergono come essenziali per una comprensione profonda del nostro universo. Ma fino ad ora, molte di queste simulazioni avevano tralasciato molte variabili cruciali che influenzano i risultati, e ciò rappresentava un limite importante.
Ai confini dell’universo: la magnitudo del progetto
Il progetto ExaSky non è affatto un’impresa da poco. Concettualmente, immaginare di simulare una vasta porzione dell’universo è una sfida complessa. “Se pensiamo a quanto sarebbero enormi le sezioni dell’universo da esaminare, come quelle riprese da telescopi importanti come l’Osservatorio Rubin in Cile, ci rendiamo conto che stiamo guardando miliardi di anni di espansione,” afferma Habib. Solo fino a poco tempo fa, si riusciva a realizzare simulazioni di dimensioni adeguate solo con difficoltà, spesso limitate al solo campo gravitazionale.
Con anni di lavoro e perfezionamenti continui degli algoritmi, il team ha spinto il supercomputer Frontiers al limite, ottenendo così la capienza necessaria per affrontare un volume dell’universo in espansione incredibilmente vasto, equivalente a oltre 31 miliardi di megaparsec cubici.
Un primo sguardo alla simulazione
Per dare un’idea dell’ampiezza e della complessità di questa grande simulazione, il team di ExaSky ha pubblicato un video rappresentativo che mostra un grande ammasso di galassie che si aggregano in un volume di 311.296 megaparsec cubici. È un’impressionante manifestazione del potere analitico e delle capacità di calcolo di Frontiers. E, sorprendentemente, questo volume rappresenta soltanto lo 0,001% dell’intero spazio che è stato simulato.
L’eccitazione tra i ricercatori è palpabile. Questi risultati non solo pongono solide basi per future ricerche, ma spingono anche gli scienziati a considerare domande ancora più sfidanti riguardo la natura dell’universo e il comportamento della materia oscura. Questa simulazione è solo l’inizio di un viaggio al cuore delle nostre domande più profonde sull’universo, con l’obiettivo di svelarne i segreti che finora sono rimasti celati.