GIÀ SIMULATI NOVE MILIARDI DI ANNI

Galassie di bit

Si chiama Arepo e può ricostruire l’evoluzione di migliaia di galassie per un arco temporale lungo quasi quanto l’intera storia dell’universo. Sviluppato da ricercatori del CfA e di Heidelberg, rappresenta lo stato dell’arte fra i software di simulazione cosmologica.

Un fotogramma, prodotto da Arepo, nel quale è chiaramente apprezzabile la sua capacità di dare forma a galassie a spirale realistiche. CfA/UCSD/HITS/M. Vogelsberger (CfA) e V. Springel (HITS)

Dal Big Bang al monitor del pc, tutta la storia del cosmo in pochi mesi. A scriverla non la Natura, questa volta, bensì un nuovo software di simulazione chiamato Arepo. Grazie anche all’ausilio di Odissey (il supercomputer di Harvard con 1024 cpu, che per settimane ha macinato senza tregua le innumerevoli righe di codice), l’algoritmo messo a punto dagli scienziati dello Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) e dai loro colleghi dello Heidelberg Institute for Theoretical Studies (HITS) ha restituito una cronaca virtuale dell’evolversi del cosmo ricca come non la si era vista mai. Come ha dichiarato Mark Vogelsberger, del CfA, «abbiamo ricreato le galassie che osserviamo nel nostro universo locale in tutta la loro varietà».

Già, la varietà. Perché i programmi che simulano la formazione delle galassie non mancano, ma quando poi le vai a vedere e le confronti con lo spettacolo che ci mostrano i telescopi, la delusione è grande. Lassù un cielo popolato da creature maestose, avvolte nelle loro eleganti spirali di stelle, come Andromeda, la Galassia Vortice o la Galassia Girandola, tanto per citarne tre. Impressi sul silicio, dopo giorni e giorni di complicatissimi calcoli, si ritrovano invece ammassi informi di bit, bolle irregolari di pixel nelle quali ritrovare anche solo la parvenza d’un disco, o le movenze d’un braccio di spirale, è un’impresa disperata.

Per non cadere nello stesso errore, i progettisti di Arepo hanno adottato una geometria originale. Invece di dividere l’universo in cubi di forma e dimensione immutabili, come fa la maggior parte dei software rivali, lo hanno frazionato seguendo le linee di una griglia flessibile, che si sposta e si espande nello spazio seguendo i movimenti del gas soggiacente, delle stelle, della materia oscura e dell’energia oscura. E lo fa partendo dalle origini: prendendo come input il bagliore residuo del Big Bang e immaginandone l’evolversi, passo dopo passo, lungo tutti i 14 miliardi di anni della storia del cosmo fino ai giorni nostri. Per poi confrontarlo con quanto effettivamente ci circonda.

I primi risultati sono descritti in tre articoli di prossima uscita su MNRAS, ma di strada per arrivare al traguardo Arepo ancora ne deve percorrere. Anzitutto, occorre aumentare il volume di cosmo simulato. Inoltre, la risoluzione va migliorata. Ma se tutto procederà come gli scienziati si augurano, presto potremmo avere il modello di universo più grande e più realistico mai realizzato.

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