Cea mai mare simulare a Universului făcută vreodată

Un supercomputer de la Oak Ridge National Laboratory din SUA a realizat cea mai mare simulare a Universului de până acum.

În noiembrie 2024, fizicienii au utilizat 9.000 de noduri de calcul ale supercomputerului Frontier pentru a simula un volum al Universului în expansiune, măsurând peste 31 de miliarde de megaparseci cubici.

• Ce se întâmplă cu creierul atunci când lucrezi în echipă?
• Locul în care trăiești influențează ce greutate ai, arată un nou studiu

Proiectul, denumit ExaSky, are scopul de a-i ajuta pe astrofizicieni și cosmologi să înțeleagă evoluția și fizica Universului, inclusiv natura enigmatică a materiei întunecate.

Ce a presupus cea mai mare simulare a Universului?

Cea mai mare simulare a Universului include două componente majore: materia întunecată, care, potrivit cercetătorilor, interacționează doar gravitațional; și materia convențională (atomică), care include gazele fierbinți, stelele, găurile negre și galaxiile.

„Dacă vrem să înțelegem ce se întâmplă în Univers, trebuie să simulăm atât gravitația, cât și toate celelalte procese fizice, incluzând formarea stelelor și a galaxiilor, un adevărat arsenal astrofizic”, explică Salman Habib, fizician la Argonne National Laboratory, liderul proiectului.

Pe măsură ce privim spațiul la miliarde de ani-lumină distanță, ne uităm, de fapt, în trecut. Cu toate acestea, schimbările cosmice au loc pe perioade imense de timp, imposibil de urmărit direct. Simulările sunt instrumentele esențiale pentru a înțelege aceste procese.

Provocări tehnologice

Simulările cosmologice hidrodinamice, care includ variabile precum gazele și formarea galaxiilor, sunt incredibil de complexe. Deși simulările anterioare au folosit doar gravitația pentru a simplifica calculele, Frontier, cel mai rapid supercomputer din lume la momentul respectiv, a permis includerea acestor dinamici suplimentare.

„Dacă simulăm o parte mare a Universului, similară cu ce ar putea observa telescoape mari, precum Observatorul Rubin din Chile, vorbim despre miliarde de ani de expansiune. Până recent, așa ceva era imposibil, cu excepția aproximărilor gravitaționale”, explică Habib, citat de Science Alert.

Simularea ExaSky a devenit posibilă datorită algoritmilor avansați, matematicii rafinate și hardware-ului de ultimă generație.

Ce urmează după cea mai mare simulare a Universului?

Deși analizele rezultate din simulare vor fi publicate în viitor, echipa a oferit deja un mic „teaser”. Un videoclip arată formarea unui roi masiv de galaxii într-un volum de spațiu de 64 x 64 x 76 megaparseci (311.296 megaparseci cubici), doar 0,001% din volumul total simulat.

„Nu este vorba doar de dimensiunea imensă a domeniului fizic, necesară pentru comparații directe cu observațiile moderne. Este și realismul fizic suplimentar, includerea barionilor și a dinamicii complexe, care face această simulare o realizare remarcabilă”, subliniază astrofizicianul Bronson Messer, de la Oak Ridge National Laboratory.

Această simulare reprezintă un pas uriaș pentru cosmologie, deschizând noi posibilități pentru înțelegerea formării Universului și a dinamicii sale fundamentale.

Vă recomandăm să citiți și:

Astronomii observă, în premieră, formarea și evoluția roiurilor globulare în 3D

Astronomii au găsit un tunel interstelar în „cartierul” nostru cosmic care ar duce spre cea mai apropiată stea de Soare

Cel mai ambițios studiu al cerului de până acum ar putea dezvălui misterele materiei și energiei întunecate

Planeta Venus ascunde cratere de impact nemaivăzute până acum