Uchuu: l’universo in un cubo di bit.

Autore: Roberto Campagnola
Data Pubblicazione: 12/09/2021

L’enorme e rapido progresso delle tecniche computazionali ha permesso alla ricerca astrofisica di poter contare su uno strumento potentissimo, da affiancare alla attività teorica pura e alle osservazioni sperimentali: le simulazioni.

Questi strumenti computazionali, infatti, permettono lo studio dell’universo su scale temporali e spaziali non confrontabili con quelle umane.

Un team congiunto di studiosi provenienti dalle università di Giappone, Spagna, Stati Uniti, Argentina, Australia, Cile, Francia e Italia, ha realizzato la più estesa simulazione dell’universo, chiamata Uchuu (parola giapponese per “spazio esterno”).

Il supercomputer ATERUI II

Per realizzarla sono stati necessari tutti i 40.200 processori e 20 MILIONI di ore di CPU in totale del Supercomputer ATERUI II, e, replicando la dinamica dell’universo secondo le leggi della Natura conosciute, permetterà di confrontare i dati con le teorie attuali, di studiare sempre meglio l’evoluzione del cosmo e contribuire, chissà, a risolvere il mistero della materia oscura (uno degli obiettivi della ricerca astrofisica più importanti degli ultimi 50 anni).

La simulazione tiene conto di 2.1 * 1012 particelle di materia ordinaria e materia oscura, contenute all’interno di un cubo di 9,63 anni luce di lato, ma soprattutto tiene conto della variabile temporale.

E’, infatti, possibile “spostarsi” avanti e indietro nel tempo, oppure soffermarsi ad un dato istante; Uchuu è in grado di tornare indietro a 13 miliardi di anni fa, quando il nostro universo avevo “solo” 800 milioni di anni.

Distribuzione di materia oscura, in tre diversi ingrandimenti

La risoluzione spaziale è altrettanto stupefacente: si può spingere al dettaglio di una singola galassia.

Potrà sembrare poco, non riuscire a “vedere” nelle simulazione stelle o pianeti, ma attualmente è un risultato a dir poco sorprendente, pensando a quanto è esteso l’universo. Il volume di dati generato è stato di circa 3 petabyte, e si è resa, quindi, necessaria una release su cloud per permettere a chiunque di usarla e studiare l’universo nel suo complesso ad una scala mai raggiunta prima, in attesa di ulteriori versioni.

Fonti:“The Uchuu Simulations: Data Release 1 and Dark Matter Halo Concentrations” (https://academic.oup.com/mnras/article-abstract/506/3/4210/6307536?redirectedFrom=fulltext), di Tomoaki Ishiyama et al.

Media INAF: “Uchuu, l’universo virtuale più grande mai creato”

Roberto Campagnola

Laureato in fisica delle particelle, attualmente assegnista di ricerca presso i Laboratori Nazionali di Frascati-INFN e il CERN, si occupa dell’upgrade dell’esperimento CMS – Compact Muon Solenoid per il Large Hadron Collider.