Astrofizica Azi, noutăţi şi descoperiri Optiuni

[Erwin]

Simularea Universului pe supercomputere va căuta materia lipsă

Mare parte din masa gazoasă a Universului este legată într-o reţea împletită de filamente cosmice care se întind pe sute de milioane de ani lumină, conform unui nou studiu pe supercomputer, realizat de o echipă condusă de Universitatea Statului Colorado din Boulder. Studiul arată că o parte semnificativă din gaz se află în filamente care conectează clusterele de galaxii, ascunsă observaţiei directe, în nori enormi de gaz în spaţiul intergalactic, cunoscut ca Mediul Intergalactic Cald-Fierbinte, spune profesorul Jack Burns de la departamentul de astrofizică şi ştiinţe planetare de la Universitatea Colorado.

Echipa a realizat una din cele mai mari simulări cosmologice din lume, întroducând date despre 2,5% din Universul vizibil într-un computer pentru a modela o regiune cu un diametru mai mare de 1,5 miliarde de ani lumină.

Un articol despre subiect va fi publicat în numărul din 10 decembrie al Astrophysical Journal. Împreună cu Burns au colaborat la articol Eric Hallman de la APS, Brian O'Shea de la Los Alamos National Laboratory, Michael Norman şi Rick Wagner de la Univ.din California, San Diego şi Robert Harkness de la Centrul de supercomputere San Diego.

Pentru a dezvolta programul extraordinar de complex, cercetătorilor le-a luat aproape 10 ani, căci incorporează virtual toate condiţiile fizice cunoscute ale Universului, apropiindu-se în trecut de Big Bang, spune Burns. Simularea, care utilizează tehnici numerice avansate pentru a mări zonele cu structuri interesante, modelează mişcarea materiei aşa cum colapsează datorită gravitaţiei şi devine suficient de densă ca să formeze filamentele cosmice şi structurile galactice.

„Noi vedem în asta o realizare extraordinară în termeni de tehnologie şi avans ştiinţific [...]Credem că acest efort ne va aduce cu un pas mai aproape de înţelegerea constituenţilor fundamentali ai Universului.[...]În acord cu modelul cosmologic standard, universul constă în aproximativ 25% materie neagră, 70% energie neagră şi aproximativ 5% materie normală. Materia normală constă în principal din barioni – hidrogen, heliu şi elemente mai grele – iar observaţiile arată că 40% din barioni sunt acum necontorizaţi. Mulţi astrofizicieni cred că barionii lipsă se găsesc în mediul intergalactic cald-fierbinte.[...] În anii ce urmează cred că aceste filamente vor fi detectabile utilizând noi telescoape ultraperformante, (în acord cu Hallman). Ne gândim că odată ce vom putea observa aceste filamente şi înţelege natura lor, vom învăţa mai multe despre barionii lipsă din Univers.” – declară Burns.

Două din telescoapele esenţiale pe care astrofizicienii le vor utiliza în căutarea filamentelor materiei intergalactice sunt telescopul de 10 m de la polul sud din Antarctica şi telescopul de 25 m Cornell-Caltech din Atacama, care este construit în Chile. Cercetătorii din Boulder, Colorado, sunt parteneri în ambele observatoare.

Telescopul din Chile va capta radiaţie în domeniul lungimilor de undă sub-milimetrice, care sunt mai lungi decât radiaţia infraroşie dar mai scurte decât undele radio. Acesta va permite astronomilor să observe înapoi în timp când primele galaxii s-au format, în jur de un miliard de ani după Big-Bang, permiţându-le să verifice faza de dezvoltare a obiectelor şi procesele prin care s-au format.

Telescopul de la polul sud va observa radiaţii de microunde de ordinul lungimilor de undă milimetrice şi sub-milimetrice şi este utilizat pentru observarea, printre altele, a fondului de radiaţie de microunde, radiaţia relicvă de la Big Bang. Cercetătorii speră ca vor putea utiliza telescoapele pentru a estima încălzirea radiaţiei de fond de microunde aşa cum traversează mediul intergalactic, folosind schimbările de temperatură ca un indicator al unor filamente masive.

Echipa din Boulder, Colorado a rulat codul de simulare pentru un total de 500.000 ore procesor la două centre de supercomputere: San Diego Supercomputer Center şi National Center for Supercomputing Applications la Univ.din Illinois Urbana-Champaingn. S-au generat aproximativ 60 terabytes de date în cursul calculelor. Burns afirmă că programul sofisticat utilizat în simulare este similar în unele privinţe cu codul utilizat pentru simulările pe supercomputere a atmosferei Pământului şi schimbărilor climaterice, câtă vreme ambele investigaţii se bazează pe dinamica fluidelor.

articolul original apărut pe Spacedaily.com