Simulazione Lumina rivelata: l’universo primordiale in dettaglio

Un team di ricerca del Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian ha sviluppato Lumina, una delle simulazioni dell’universo primordiale più grandi e dettagliate mai realizzate. La simulazione ricostruisce i primi due miliardi di anni dell’universo, offrendo un nuovo strumento per verificare le teorie sull’evoluzione del cosmo. Il lavoro, pubblicato su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, ha richiesto l’uso di un supercomputer tra i più veloci al mondo, il Frontier, situato al Oak Ridge National Laboratory, nel Tennessee.

Una simulazione di grandi dimensioni

Lumina copre un volume di spazio oltre cento volte superiore a quello modellizzato in precedenti simulazioni analoghe. La simulazione si estende a un cubo con un lato di circa 1,5 miliardi di anni luce, un’area confrontabile con la scala che i ricercatori possono osservare con i più potenti telescopi odierni. Questo tipo di simulazione riproduce l’interazione tra materia ordinaria, materia oscura e radiazione durante i primi due miliardi di anni dell’universo, fornendo un potente strumento per verificare le teorie sull’evoluzione del cosmo dopo il big bang.

La simulazione ha catturato per la prima volta la reionizzazione dell’elio nel momento in cui è avvenuta, consentendo ai suoi effetti di influenzare immediatamente l’universo in evoluzione all’interno del modello. «Per la prima volta, possiamo osservare come sia l’idrogeno che l’elio si siano trasformati nella loro forma attuale in un volume di universo così vasto, riuscendo al contempo a distinguere le galassie e gli altri oggetti luminosi che hanno guidato tale trasformazione», ha detto Aaron Smith della University of Texas, Dallas.

La formazione delle prime galassie

La simulazione ha anche rivelato come le prime galassie sono emerse e hanno trasformato le vaste regioni di gas tra di esse. Questi dati potranno essere utilizzati per studiare come i gas si muovano tra le galassie, come la radiazione del big bang abbia plasmato l’evoluzione cosmica e come, nel corso del tempo, si siano sviluppate regioni di intensa formazione stellare. La realizzazione di Lumina ha richiesto oltre quindicimila unità di elaborazione grafica in esecuzione sul supercomputer Frontier, permettendo di simulare un volume di universo primordiale senza precedenti, mantenendo allo stesso tempo il livello di dettaglio richiesto per studiare la formazione di galassie, stelle e buchi neri. Il team di ricerca ha progettato Lumina come una piattaforma per verificare nuove idee sulla formazione ed evoluzione dell’universo. Studi futuri useranno la simulazione per approfondire aspetti chiave del cosmo, contribuendo a una comprensione più precisa del nostro universo e delle sue origini.