PER CALIBRARE GLI STRUMENTI A BORDO

Un universo virtuale per Euclid

Supercomputer genera un cosmo virtuale composto da 25 miliardi di galassie: sarà utilizzato per calibrare gli strumenti a bordo del satellite Euclid, la missione Esa dedicata allo studio dell’universo oscuro. Il commento di Luca Valenziano dell'Inaf, operation manager dello strumento Nisp

Crediti: Joachim Stadel, UZH.

Un gruppo di astrofisici dell’Università di Zurigo ha sviluppato e ottimizzato un codice rivoluzionario in grado di descrivere le dinamiche di materia oscura e formazione stellare in universi simili al nostro.

Ribattezzato PKDGRAV3, il codice elaborato dal gruppo di ricerca svizzero è stato progettato per utilizzare in modo ottimale memoria disponibile e potenza di calcolo dei moderni supercomputer. Ed è proprio grazie al supercomputer “Piz Daint” messo a disposizione dal Centro Svizzero di Calcolo Scientifico, nella Svizzera italiana, che i ricercatori sono stati in grado di generare un universo virtuale composto da 25 miliardi di galassie e 2mila miliardi di particelle digitali: sarà utilizzato per calibrare gli strumenti a bordo del satellite Euclid, la missione Esa dedicata allo studio dell’universo oscuro in programma per il 2020.

Sono bastati poco più di 3 giorni di calcolo ininterrotto al supercomputer per dare vita al più grande universo virtuale di cui gli astrofisici avessero memoria: un fluido di materia oscura che si evolve con gravità propria e grazie al quale i ricercatori sono stati in grado di simulare la formazione di un piccolo grumo di materia (un cosiddetto alone di materia oscura) simile a quello che si pensa possa aver dato origine alla Via Lattea.

Secondo gli scienziati circa il 95% dell’Universo sconosciuto è composto da materia ed energia oscura. La natura dell’energia oscura rimane uno dei principali enigmi irrisolti della fisica moderna. Un mistero che può essere svelato solo attraverso l’osservazione indiretta: Euclid, in confronto a tutti gli altri strumenti che sono in preparazione, misurerà la posizione di miliardi di galassie nello spazio, ottenendo una mappa tridimensionale del cosmo. Andando in profondità, Euclid si muoverà dunque nel tempo, osservando di fatto l’evoluzione delle caratteristiche di dark matter e dark energy durante la storia dell’universo.

Grazie al codice elaborato dai ricercatori dell’Università di Zurigo e all’elaborazione fatta a supercomputer, abbiamo finalmente a disposizione un nuovo catalogo di galassie virtuali con cui calibrare gli strumenti della missione, riducendo al minimo i margini di errori in vista del prossimo lancio del satellite, in calendario per il 2020.

Un’avventura che vedrà l’Italia protagonista. Il nostro paese è infatti coinvolto nel progetto Euclid, la cui realizzazione è supportata da ASI, sia per ciò che riguarda la realizzazione di due degli strumenti a bordo ‒ quello per immagini nel visibile Vis e lo strumento per fotometria e spettroscopia nel vicino infrarosso Nisp ‒ sia con la responsabilità di gestione del segmento di terra e della survey.

Con Media Inaf abbiamo raccolto il commento di Luca Valenziano, ricercatore dell’Istituto nazionale di astrofisica e operation manager dello strumento Nisp. È lui a occuparsi del coordinamento delle attività italiane sullo strumento spettrofotometrico come pure del coordinamento dello strumento in volo: «La simulazione appena realizzata è una pietra miliare per lo sviluppo della missione Euclid. Grazie al livello di dettaglio mai raggiunto prima nel simulare la complessità del nostro universo, sarà possibile mettere a punto con quali strategie il satellite sarà puntato e come gli strumenti potranno osservare nel modo più efficiente, in modo da sfruttare al meglio questo straordinario satellite. Dopo le osservazioni simulate, non vediamo l’ora di osservare l’universo come è davvero: la realtà è sempre più interessante del mondo virtuale».