Simulare l’Universo
La continua crescita nella velocità e nella memoria dei computer ha permesso agli astrofisici di effettuare delle simulazioni sempre più dettagliate di complessi fenomeni astronomici. Tali simulazioni al computer sono state preziosissime per limitare i vari parametri dei modelli teorici e per ottenere una comprensione senza precedenti dell’evoluzione del nostro Universo. Grazie al finanziamento dell’UE, l’iniziativa COSMOCOMP (“Pan-European training in computational cosmology: Modelling cosmic structures”) ha riunito centri di eccellenza nel campo della cosmologia computazionale. Questo Network di formazione iniziale (ITN) ha consentito a 8 studenti di dottorato e 24 ricercatori post dottorato di lavorare in modo collaborativo per fornire nuove opinioni sull’Universo osservabile. Per spiegare l’Universo osservabile, le simulazioni cosmologiche effettuate dai partecipanti a COSMOCOMP attingono da molte discipline, che comprendono idrodinamica e microfisica della materia barionica. Risulta difficoltoso dal punto di vista computazionale inserire tutti gli elementi differenti in modelli cosmologici completi. I partner dl network hanno pertanto ottenuto un accesso privilegiato a dei supercomputer di livello mondiale. Assieme al consorzio Virgo, gli studiosi di COSMOCOMP hanno completato la più grande simulazione cosmologica degli N-corpi mai effettuata. Questo calcolo ha risolto le interazioni gravitazionali tra 303 miliardi di particelle in una scatola cosmologica con un lato di 4 286 megaparsec. Questa simulazione Millennium-XXL ha prodotto delle previsioni relative alla distribuzione di massa nell’Universo su scale grandi e piccole. I ricercatori di COSMOCOMP hanno anche sviluppato nuovi codici software per simulazioni idrodinamiche della fisica della formazione delle galassie. Nel codice a griglia mobile AREPO e nel codice di idrodinamica a particelle lisce GADGET, essi hanno manipolato con cura le condizioni nell’Universo per studiare l’evoluzione delle galassie nel corso degli ultimi 13 miliardi di anni. Tra i molti ed eccitanti risultati ottenuti dall’ITN di COSMOCOMP c’è la previsione a lungo cercata relativa alle teorie sulla materia oscura. Per la prima volta sono stati rilevati i raggi gamma provenienti dall’annientamento di particelle di materia oscura. Attraverso un programma di workshop tematici, i ricercatori hanno avuto l’opportunità di condividere risultati e di esaminare collettivamente il quadro teorico che sorregge le loro simulazioni. COSMOCOMP ha esaminato le implicazioni della sua ricerca coinvolgendo la comunità scientifica nel suo complesso, in particolare a conferenze internazionali.
Parole chiave
Strutture cosmiche, fenomeni astronomici, cosmologia computazionale, idrodinamica, materia barionica
