Prende il nome dalla dea etrusca dell’alba, la simulazione dell’universo primordiale finanziata in parte da NASA, National Science Foundation e Gauss Center for Supercomputing. Si tratta della più accurata ricostruzione mai prodotta fino a oggi
di MIT Technology Review Italia
I ricercatori hanno simulato un pezzo di universo che si estende per oltre 300 milioni di anni luce, fornendo dettagli della prima apparizione e dell’evoluzione di centinaia di migliaia di galassie all’interno di questo spazio, a partire da circa 400mila anni dopo il Big Bang e attraverso il primo miliardo di anni.
Finora, la simulazione è in linea con le poche osservazioni che gli astronomi hanno dell’universo primordiale, ma contribuisce a fare luce su alcuni processi ed è destinata a sostenere il lavoro delle imminenti strutture di osservazione spaziali, che modificheranno radicalmente la comprensione attuale del cosmo.
Mark Vogelsberger, professore associato di fisica al MIT, Rahul Kannan dell’Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, ed Enrico Garaldi del Max Planck hanno presentato la simulazione Thesan in tre articoli, di cui l’ultimo è apparso pochi giorni fa sul “Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Per simulare completamente la reionizzazione cosmica, vale a dire la scomparsa dell’enorme massa di idrogeno neutro che ha permesso alla luce di filtrare, il team ha cercato di includere il maggior numero possibile di ingredienti principali dell’universo primordiale.
I ricercatori hanno iniziato con un modello di formazione di galassie sviluppato in precedenza dai loro gruppi, chiamato Illustris-TNG, e introdotto nuovo codice per incorporare il modo in cui la luce delle galassie e delle stelle interagisce e reionizza il gas circostante, un processo estremamente complesso che altre simulazioni non sono state in grado di riprodurre accuratamente su larga scala.
Inoltre, il team ha incluso un modello preliminare della polvere cosmica, un’altra caratteristica unica di tali simulazioni dell’universo primordiale. Questo primo modello mira a descrivere come minuscoli granelli di materiale influenzino la formazione di galassie nell’universo primordiale e sparso.
A partire dalle condizioni iniziali, stabilite in base alla luce reliquia del Big Bang, i ricercatori hanno sviluppato queste condizioni in avanti nel tempo per simulare un pezzo dell’universo, utilizzando la macchina SuperMUC-NG – uno dei più grandi supercomputer del mondo – che ha sfruttato simultaneamente 60.000 core di calcolo per eseguire i calcoli di Thesan per un equivalente di 30 milioni di ore di Cpu (un tentativo che avrebbe richiesto 3.500 anni per essere eseguito su un singolo desktop).
Le simulazioni hanno prodotto la visione più dettagliata della reionizzazione cosmica, attraverso il più grande volume di spazio, di qualsiasi simulazione esistente. Le prime analisi delle simulazioni suggeriscono che verso la fine della reionizzazione cosmica, la distanza che la luce è stata in grado di percorrere è aumentata in modo molto più sostenuto di quanto gli scienziati avessero ipotizzato in precedenza.
“Thesan ha scoperto che la luce non percorre grandi distanze all’inizio dell’universo“, dice Kannan. “In effetti, questa distanza è molto piccola e diventa grande solo alla fine della reionizzazione, aumentando di un fattore 10 in poche centinaia di milioni di anni”.
I ricercatori ritengono anche possibile che la massa di una galassia abbia influenzato la reionizzazione, anche se il team afferma che ulteriori osservazioni, effettuate col telescopio spaziale James Webb, aiuteranno a definire queste galassie predominanti.
(rp)
