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El mejor universo simulado hasta el momento

Consiguen hacer una simulación del modelo cosmológico estándar cuyos resultados coinciden con las observaciones casi en su totalidad.

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El Universo es interesante, contiene galaxias estrellas y planeta, incluso seres que se creen inteligentes en este puntito azul pálido. Podría haber sido un objeto con átomos equidistante en un caso de homogeneidad extrema e infinito aburrimiento, pero no es así.
Las fluctuaciones de densidad del universo primitivo permitieron a la gravedad agrupar la materia y formar galaxias. Hasta donde podemos observar, esas galaxias forman estructuras a gran escala en forma de filamentos o con forma de espuma con grandes huecos en donde no parece haber nada. Además, cuando más lejos miremos más hacia el pasado nos remontaremos y, por tanto, podemos ver cómo ha evolucionado en el tiempo esta estructura a gran escala, o casi. Para distancias muy grandes nuestros telescopios no son aún lo suficientemente potentes y sólo tenemos unas pocas imágenes de tipo Deep Field tomadas por el Hubble..
Cualquier modelo cosmológico que pretenda describir la formación de la estructura a gran escala del Universo tiene que predecir lo observado. Pero hacer esto no es fácil, incluso asumiendo que el modelo es correcto, no es fácil simular un cosmos virtual con una tamaño apreciable.
Ya en 2005 se realizó y publico The Millenium Run, una simulación computacional del Max Planck de 10.000 millones de partículas que permitieron simular un volumen correspondiente a un cubo de 2000 millones de años luz de lado, volumen que contendría el equivalente a 20 millones de galaxias.
Pero en esas simulaciones del pasado se tenían problemas con la formación estelar, las explosiones de supernova y los agujeros negros supermasivos.
Ahora se han publicado los resultados de una simulación de este tipo que, según sus autores, es la mejor realizada hasta la fecha y que describe muy bien lo observado en la realidad.
El principal ingrediente de esta nueva simulación (al igual que en las anteriores) es la materia oscura, que constituye la mayor proporción de masa del Universo. Esta materia oscura ejerce de semilla gravitatoria sobre la que se acumula la materia ordinaria para formar galaxias y estrellas.
Los investigadores del proyecto Illustris han introducido la física conocida en su modelo de tal modo que son capaces de simular la temperatura del gas o cómo el medio se va enriqueciendo de elementos pesados a lo largo de los 12.000 millones de años virtuales de los que consta la simulación. El cubo que han simulado tiene sólo 350 millones de años luz de lado, pero la resolución a la que lo hacen es muy elevada, en concreto de 12.000 millones de pixeles 3D.

La diferencia visual del resultado de The Millenium Run con el de Ilustris es que el primero mostraba un universo más plácido y suave, mientras que este muestra un cosmos lleno de explosiones, chorros de gas emanando de agujero negros supermasivos… Todo en un código de colores que permite ver muy bien cómo ha sido la historia del universo.
Para poder correr el programa de 100.000 líneas de código para el que se necesitaron 5 años de trabajo se ha usado un superordenador en paralelo de 8000 microprocesadores. Si se hubiera usado un PC corriente se hubieran necesitado 2000 años de tiempo real para realizar los cálculos.
La simulación comienza en hace unos 12.000 millones de años y se prolonga hasta el presente. En ella aparecieron 41.000 galaxias con su forma (espirales, elípticas, etc) y química adecuadas, pues se reproduce la abundancia relativa de elementos.
La única pega que parece tener el modelo es la formación estelar en galaxias de pequeña masa que se da demasiado pronto. Pero, básicamente, se puede decir que el modelo cosmológico estándar ΛCDM es básicamente correcto.

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Fuentes y referencias:
Artículo original. [2]