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Rivelata la più grande simulazione dell'Universo
Nel 1970, Jim Peebles dell'Università di Princeton condusse un esperimento rivoluzionario. Ha usato la nuova tecnologia informatica per simulare il comportamento di un ammasso di galassie sotto la forza di gravità.
Questa simulazione era minuscola per gli standard moderni: coinvolgeva solo 300 'particelle'. Ma ha mostrato che i modelli al computer possono fornire un'importante visione della formazione di strutture su larga scala. È giusto dire che questa e altre prime simulazioni hanno rivoluzionato la cosmologia.
Oggi, Juhan Kim del Korea Institute for Advanced Study di Seoul, e alcuni amici, mostrano fino a che punto è arrivata questa tecnica. Questi ragazzi hanno effettuato la più grande simulazione dell'universo mai intrapresa, composta da 374 miliardi di particelle in una scatola di circa 10 gigaparsec di diametro. È approssimativamente equivalente a circa due terzi delle dimensioni dell'universo osservabile.
Ciò ha richiesto circa 20 giorni di tempo di calcolo sul supercomputer Tachyonii in Corea, il 26° più veloce al mondo nell'ultima serie di classifiche.
Al contrario, la simulazione del Millennio del 2005, che era la più grande simulazione cosmologica del suo tempo, consisteva in 10 miliardi di particelle in una scatola da 500 megaparsec. La nuova simulazione chiamata Horizon Run 3 è 8800 volte più grande.
Lo scopo della simulazione è riprodurre l'intera evoluzione di un universo fatto in gran parte di materia oscura fredda per vedere se produce le stesse strutture che vediamo nel nostro, dalle strutture galattiche agli ammassi galattici, ai superammassi galattici e oltre.
Le teorie più recenti prevedono che il nostro universo dovrebbe avere strutture su scale molto più grandi chiamate oscillazioni barioniche acustiche. Questi sono essenzialmente gli avanzi delle onde nel plasma che esisteva nell'universo primordiale che si è congelato sul posto mentre si raffreddava.
Chiaramente, è possibile modellare questi oggetti solo in simulazioni che coprono una grande frazione dell'universo.
Dovrebbero esserci anche strutture che sono i precursori delle galassie. Questi si sono formati quando la materia oscura si è formata in aloni che hanno poi attratto la materia visibile che ha continuato a formare le galassie che vediamo oggi.
Queste strutture sono troppo vecchie e quindi troppo lontane da vedere. Ma dovrebbe essere possibile simularli in modelli che contengono una frazione significativa dell'universo ad altissima risoluzione. Finora ciò non è stato possibile, almeno non in modo affidabile, poiché le simulazioni a bassa risoluzione possono facilmente diventare distorte in modi irrealistici. .
Quindi la nuova simulazione apre la strada allo studio di questi oggetti in dettaglio per la prima volta. In effetti, gli astronomi scrutano queste simulazioni come se osservassero da una Terra virtuale al centro di un universo virtuale. Cercano di vedere se le simulazioni riproducono l'universo (in media) che vediamo e, in caso affermativo, come dovrebbero essere le osservazioni più distanti con la prossima generazione di telescopi.
È impressionante. Ma chiaramente, Horizon Run 3 è solo un passo in una corsa in corso per realizzare simulazioni più grandi dell'universo con risoluzioni maggiori. E un giorno, ai futuri cosmologi sembrerà primitivo come appare oggi la corsa degli ammassi di galassie di Peeble.
Rif: arxiv.org/abs/1112.1754 : The New Horizon Run Cosmological N-Body Simulations