La nuova simulazione del MIT rivela intuizioni cruciali sulla nascita dell’universo

Generare spontaneamente la realtà è una faccenda disordinata.

Il nostro Big Bang, ad esempio, ha liberato in un istante l’energia e la materia di un universo, quindi lo ha lanciato via omnidirezionale alla velocità della luce quando le temperature in tutto il cosmo in crescita hanno superato i 1.000 trilioni di gradi Celsius nei primi nanosecondi di esistenza. I successivi duecento milioni di anni, durante i quali l’universo si raffreddò al punto che potrebbero esistere particelle al di là dei quark e dei fotoni – quando vennero alla luce atomi reali come l’idrogeno e l’elio – sono conosciuti come i secoli bui, a causa delle stelle non ancora esistente per fornire luce.

Alla fine, tuttavia, vaste nubi di gas elementali si sono compresse abbastanza da accendersi, portando illuminazione a un cosmo precedentemente oscuro e guidando il processo, motivo per cui l’universo non è ancora solo un intero gruppo di atomi di idrogeno ed elio. L’effettivo processo di come la luce di quelle nuove stelle ha interagito con le nubi di gas circostanti per creare il plasma ionizzato che ha generato elementi più pesanti non è completamente compreso, ma un team di ricercatori che il loro modello matematico di questa epoca turbolenta è il più grande e dettagliato ideato fino ad oggi .

La simulazione, chiamata in onore della dea dell’alba, simula il periodo di reionizzazione cosmica osservando le interazioni tra gas, gravità e radiazione in uno spazio di 100 milioni di anni luce cubi. I ricercatori possono scorrere una sequenza temporale sintetica che va da 400.000 anni a 1 miliardo di anni dopo il Big Bang per vedere come il cambiamento delle diverse variabili all’interno del modello influisca sui risultati generati.

“Thesan funge da ponte verso l’universo primordiale”, ha detto Aaron Smith, Einstein Fellow della NASA presso il MIT Kavli Institute for Astrophysics and Space Research . “È destinato a fungere da controparte di simulazione ideale per le imminenti strutture di osservazione, che sono pronte a modificare radicalmente la nostra comprensione del cosmo”.

Vanta dettagli più elevati a un volume maggiore rispetto a qualsiasi simulazione precedente grazie a un nuovo algoritmo che traccia l’interazione della luce con il gas che si collega alla formazione di galassie separate e ai modelli di comportamento della polvere cosmica.

“Thesan segue come la luce di queste prime galassie interagisce con il gas nel corso del primo miliardo di anni e trasforma l’universo da neutro a ionizzato”, Rahul Kannan dell’Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, che ha collaborato con il MIT e il Max Planck Institute for L’astrofisica su questo progetto, ha detto Notizie del MIT. “In questo modo, seguiamo automaticamente il processo di reionizzazione mentre si svolge”.

Ad alimentare questa simulazione c’è il supercomputer di Garching, in Germania. I suoi 60.000 core di elaborazione eseguono l’equivalente di 30 milioni di ore di CPU in parallelo per ridurre i numeri necessari a Thesan. Anche il team ha già visto risultati sorprendenti dall’esperimento.

“Thesan ha scoperto che la luce non viaggia per lunghe distanze all’inizio dell’universo”, ha detto Kannan. “In effetti, questa distanza è molto piccola e diventa grande solo alla fine della reionizzazione, aumentando di un fattore 10 in poche centinaia di milioni di anni”.

Cioè, la luce alla fine del periodo di reionizzazione ha viaggiato più lontano di quanto i ricercatori avessero immaginato in precedenza. Hanno anche notato che il tipo e la massa di una galassia possono influenzare il processo di reionizzazione, sebbene il team di Thesan si sia affrettato a sottolineare che saranno necessarie osservazioni corroboranti del mondo reale prima che tale ipotesi sia confermata.

Leave a Comment