El universo no solo es un lugar inmensamente grande, también está lleno de incógnitas y estudiarlo no es una tarea fácil. Para hacerlo los científicos deben recurrir a las simulaciones para reconstruir su imagen y conocer sus cambios a lo largo del tiempo. Ahora, gracias a una supercomputadora, se ha creado la simulación más grande del cosmos jamás realizada.
A principios de noviembre los científicos del Laboratorio Nacional de Oak Ridge lograron realizar la simulación astrofísica más grande y compleja del universo hasta la fecha. Logrado gracias a la supercomputadora Frontier, abarca un volumen de más de 31 mil millones de megaparsecs cúbicos del universo en expansión.
Frontier rompe récord al realizar la mayor simulación astrofísica del universo
La simulación, forma parte del del proyecto ExaSky, el cual busca entender la evolución del cosmos y sobre diferentes fenómenos clave para la cosmología, como la formación de galaxias y la tan enigmática naturaleza de la materia oscura. Según Salman Habib, líder del proyecto y físico del Laboratorio Nacional Argonne, esta simulación combina dos aspectos fundamentales, la interacción gravitacional de la materia oscura y los procesos físicos que afectan a la materia atómica, como lo es comportamiento de gases calientes, agujeros negros y la formación de estrellas.
Realizar una simulación de esta magnitud no es tarea sencilla. Modelar el universo requiere una combinación de matemáticas avanzadas, algoritmos optimizados y una enorme potencia computacional. Antes de Frontier, las simulaciones por lo general se limitaban a considerar solo los efectos gravitacionales, dejando fuera procesos hidrodinámicos más complejos.
“Simular grandes secciones del universo estudiadas por telescopios como el Observatorio Rubin en Chile implica trabajar con escalas de tiempo de miles de millones de años de expansión”, explica Habib. «Hasta hace poco, esto era impensable a nivel de simulación hidrodinámica completa».
Actualmente Frontier es reconocida como la supercomputadora más rápida del mundo, es por ello por lo que su uso fue clave para lograr esta simulación. Esta máquina está equipada con cerca de 9,000 nodos computacionales y GPU avanzadas, lo que permitió a los investigadores alcanzar velocidades de procesamiento avanzados. Esto fue precisamente lo que hizo posible modelar con detalle tanto las interacciones gravitatorias como los procesos dinámicos de la materia atómica.
El alcance de esta simulación fue asombroso. Tan solo un pequeño segmento visualizado por el equipo muestra la evolución de un cúmulo galáctico masivo en un espacio de 311,296 megaparsecs cúbicos, que representa apenas el 0,001% del volumen total simulado. Este nivel de detalle y la capacidad de integrar procesos hidrodinámicos, es lo que permite comparaciones directas con observaciones modernas, lo que nos ayuda a comprender el cosmos de una mejor manera.
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Bronson Messer, astrofísico del Laboratorio Nacional de Oak Ridge, explica que el verdadero logro no es solo el tamaño de la simulación, sino el realismo físico alcanzado al incluir fenómenos como los bariones y otras dinámicas. Esto posiciona a Frontier como una herramienta fundamental para futuros descubrimientos en astrofísica.
Esta simulación es un gran avance para la cosmología, pues al acelerar procesos que tardarían miles de millones de años en desarrollarse, los científicos pueden analizar la formación de galaxias, la interacción de cúmulos galácticos y la influencia de la materia oscura en la evolución del cosmos.
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