Bolshoi, la simulazione più accurata dell’Universo

Il Premio Nobel per la fisica 2011 è stato assegnato appena a chi ha dato il suo contributo per scoprire quale sia il futuro dell’Universo (leggi Galileo “Un Nobel per la fisica che apre le porte all’energia oscura”). Ma oggi, grazie a una simulazione eseguita con un supercomputer, conosciamo meglio anche il suo passato e il suo presente: si chiama Bolshoi Simulation e rappresenta il più grande e dettagliato modello cosmologico dell’evoluzione dell’Universo mai realizzato. 

Questo strumento, descritto in uno studio in via di pubblicazione sulla rivista Astrophysical Journal (e già reperibile online su arXiv), potrà essere utile per la comprensione di “misteri” come la formazione di galassie o la genesi di materia ed energia oscure. Gli autori dello studio sono ricercatori dell’Università della California di Santa Cruz e della Nasa, che hanno anche pubblicato un esempio di simulazione in un video su Vimeo (in particolare relativa alla materia oscura presente al centro di un grande ammasso di galassie) e numerose immagini ricavate attraverso di essa.

Il Bolshoi si basa su dati raccolti negli scorsi anni da osservazioni condotte sia da terra sia dalla missione Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (Wmap) della Nasa; quest’ultima ha fornito una mappa precisa delle leggere variazioni che si rilevano nella misura della radiazione cosmica di fondo, ovvero la radiazione termica primordiale che è considerata essere l’ultima eco del Big Bang. 

Precedentemente erano già state effettuate ricostruzioni della struttura e dell’evoluzione dell’Universo con l’uso di supercomputer: l’ultima, la Millennium Run, è stata la base di circa 400 diversi articoli dal 2005 ad oggi. Ma la Bolshoi Simulation la supera sia in risoluzione che in accuratezza: da quando la simulazione precedente è stata sviluppata ci sono stati avanzamenti significativi nella velocità dei supercomputer, ma soprattutto è migliorata la misurazione dei parametri cosmologici che sono alla base dell’elaborazione. I dati su cui questa si basava erano, infatti, i primi rilasciati dalla missione Wmap, che sono stati superati da quelli ottenuti nel 2008 (Wmap5, ovvero i risultati di cinque anni di osservazioni) e nel 2010 (Wmap7, a sette anni dall’entrata in funzione del satellite Nasa).

La nuova simulazione è invece basata proprio sui parametri Wmap5 (che sono comunque in linea con gli ultimi rilasciati dalla Nasa) e, secondo i ricercatori che hanno lavorato al modello, diventerà il punto di riferimento per tutti gli studiosi di cosmologia che vorranno testare le loro previsioni teoriche. “Oggi sappiamo che i dati ricavati da Wmap1 sono inesatti – ha spiegato Joel Primack, tra i realizzatori del Bolshoi – e mi aspetto che lo strumento abbia un forte impatto nel campo dell’astrofisica”.

Così, come si analizza una popolazione intera studiandone un campione rappresentativo, il Bolshoi ha nello specifico ricostruito l’evoluzione solo di un volume dello Spazio: un cubo di un miliardo di anni luce di lato, porzione ridotta dell’Universo visibile (che ha la forma di una sfera con un raggio pari a 46 miliardi di anni luce). Attraverso di esso, la simulazione non mostra solo in che modo sia cambiato ciò che riusciamo a vedere, ma anche quello che ci è invisibile: ecco perché, secondo gli astronomi, lo strumento potrà predire l’evoluzione degli aloni di materia oscura, per poi facilitarne la ricerca nel Cosmo.

“In un certo senso si può quasi pensare che i primi risultati siano piuttosto noiosi, perché mostrano solo che il nostro modello cosmologico standard funziona – ha aggiunto Primack –  ma veramente eccitante è che ora possediamo una simulazione talmente accurata che può essere la base di innumerevoli nuovi studi”.

Riferimento: Bolshoi Simulation