Illustris, gli astronomi ricreano l’Universo in modo virtuale

Per la prima volta i ricercatori sono riusciti a simulare la creazione dell’Universo in modo realistico grazie alla potenza di elaborazione e ai modelli sempre più sofisticati di espansione cosmica. Si tratta del primo universo virtuale realistico grazie ad una simulazione al computer chiamata “illustris”, in grado di ricreare 13 miliardi di anni di evoluzione cosmica in un cubo di 350 milioni di anni-luce di lato e con una risoluzione senza precedenti.

“Fino ad ora, nessuna simulazione era stata in grado di riprodurre l’universo su grandi e piccole scale simultaneamente”, ha detto l’autore Mark Vogelsberger (MIT/Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics), che ha condotto il lavoro in collaborazione con ricercatori presso diverse istituzioni, tra cui l’Istituto per gli studi teorici di Heidelberg in Germania.

Questi risultati sono stati riportati nel numero dell’8 maggio della rivista Nature.

I precedenti tentativi di simulare l’universo erano stati ostacolati dalla mancanza di potenza di calcolo e dalla complessità della fisica sottostante. Come risultato tali programmi erano stati limitati nella risoluzione, o costretti a concentrarsi su una piccola porzione dell’universo. Simulazioni precedenti avevano anche difficoltà a modellare le risposte complesse della formazione delle stelle, delle esplosioni di supernovae e buchi neri supermassicci.

Illustris impiega un sofisticato programma per computer per ricreare l’evoluzione dell’universo in “alta fedeltà”. Il modello comprende sia la materia normale che la materia oscura con 12 miliardi di “pixel ” 3-D.

Il team ha dedicato cinque anni per sviluppare il programma illustris. I calcoli attuali impiegano 3 mesi, utilizzando un totale di 8.000 CPU in esecuzione in parallelo, per poter costruire il modello. Se avessero usato un computer desktop di medie dimensioni, i calcoli avrebbero impiegato più di 2.000 anni per essere completati.

La simulazione al computer è iniziata solo 12 milioni di anni dopo il Big Bang. Quando ha raggiunto l’epoca corrente, gli astronomi hanno contato più di 41.000 galassie nel cubo di spazio simulato.

I ricercatori hanno sottolineato che Illustris ha prodotto un mix realistico di galassie a spirale come la Via Lattea e le galassie ellittiche in forma sferica. Ha inoltre ricreato strutture su larga scala, come gli ammassi di galassie e le bolle e i vuoti della ragnatela cosmica. Su piccola scala, il sistema ha ricreato con precisione le strutture chimiche delle singole galassie.

Dal momento che la luce viaggia a una velocità fissa, più lontano gli astronomi guardano, più indietro nel tempo possono osservare. Una galassia ad un miliardo di anni luce di distanza viene vista come appariva un miliardo di anni fa. Telescopi come Hubble possono darci una visione dell’universo primordiale, cercando a distanze molto maggiori di un miliardo di anni. Tuttavia, gli astronomi non possono utilizzare Hubble per seguire l’evoluzione di una singola galassia nel corso del tempo.

Possiamo andare avanti e indietro nel tempo. Siamo in grado di mettere in pausa la simulazione e ingrandire lo zoom su una singola galassia o su un cluster di galassie per vedere cosa sta realmente accadendo” , ha detto il co-autore Shy Genel del TUF.

La squadra ha rilasciato un video ad alta definizione, che evidenzia i vari strati della simulazione ( ad esempio, la densità della materia oscura, la temperatura del gas, o la chimica) . Inoltre, stanno rilasciando anche diversi video più piccoli e immagini sul sito http://www.illustris-project.org.