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Comprendere l’Universo nel suo insieme richiede simulazioni su scala cosmica. Un team internazionale di astrofisici, con un ruolo di primo piano per i ricercatori dell’Università di Leiden, Paesi Bassi, ha ora pubblicato uno dei più grandi dataset di simulazione cosmologica mai prodotti. Il dataset contiene più di 2,5 petabyte di dati di simulazione – circa l’equivalente di mezzo milione di film in HD. Fa parte del progetto FLAMINGO, una suite di simulazioni su larga scala progettate per modellare come la materia si evolve nell’Universo. La pubblicazione dei dati è descritta in un articolo inviato oggi a Astronomy & Computing e pubblicato come preprint.
Le simulazioni cosmologiche sono strumenti essenziali nell’astronomia moderna.
Mostrano come la materia si sia evoluta dal Big Bang, da piccole fluttuazioni di densità a galassie e strutture immense.
Su scala più ampia, la materia forma la cosiddetta rete cosmica: una rete di filamenti e nodi lungo la quale le galassie sono distribuite.
Confrontando tali simulazioni con osservazioni, i ricercatori possono indagare questioni fondamentali, come la natura della materia oscura e dell’energia oscura – le componenti invisibili che costituiscono la maggior parte dell’Universo e ne guidano l’espansione.
Il progetto FLAMINGO è stato progettato per colmare due regimi: simulazioni altamente dettagliate della formazione delle galassie e gli enormi volumi cosmici necessari per una cosmologia di precisione – mappando l’Universo con precisione percentuale per testare modelli teorici.
Mentre progetti correlati come COLIBRE, anch’esso guidato da ricercatori di Leiden, si concentrano sulla fisica delle singole galassie, FLAMINGO simula volumi che si estendono su miliardi di anni luce.
Questo permette ai ricercatori di studiare non solo le singole galassie, ma anche gli ammassi di galassie e la struttura su larga scala dell’Universo.
“Queste simulazioni ci permettono di seguire la crescita della struttura cosmica attraverso vaste regioni dello spazio, pur modellando la complessa fisica della formazione delle galassie”, afferma Joop Schaye (Università di Leiden, Paesi Bassi), che guida il progetto.
“Rendendo i dati disponibili al pubblico, speriamo che i ricercatori di tutto il mondo utilizzino FLAMINGO per testare nuove idee su come funziona l’Universo.”
Le simulazioni sono state effettuate utilizzando il codice cosmologico SWIFT sul supercomputer COSMA8 nel Regno Unito. Produrre simulazioni di questa scala richiede un’infrastruttura di calcolo eccezionale.
“La maggior parte dei ricercatori semplicemente non ha accesso a strutture di questo tipo”, afferma Carlos Frenk (Università di Durham, Regno Unito).
“È proprio per questo che riteniamo importante rendere questi dati apertamente disponibili.”
Per rendere il dataset utilizzabile, il team ha sviluppato una piattaforma online dedicata che permette ai ricercatori di esplorare e scaricare solo i sottoinsiemi di cui hanno bisogno, senza dover gestire enormi file.
“Vogliamo abbassare la barriera all’ingresso il più possibile”, afferma John Helly (Università di Durham), che ha guidato lo sviluppo del sistema. “In questo modo, una comunità molto più ampia può lavorare con queste simulazioni.”
Dalla loro introduzione nel 2023, le simulazioni FLAMINGO sono già state utilizzate in decine di studi, inclusi ricerche sulla formazione delle galassie e sulla distribuzione della materia nell’Universo.
Con il rilascio completo dei dati, il team prevede di permettere molte altre scoperte.
“L’accesso aperto a dataset di questa portata può accelerare significativamente il progresso scientifico”, afferma Matthieu Schaller (Università di Leiden).
“Miriamo a fornire una risorsa che supporti un’ampia gamma di ricerche astrofisiche.”
La pubblicazione rappresenta un passo importante verso una cosmologia aperta e collaborativa, offrendo ai ricercatori di tutto il mondo una nuova finestra su come l’Universo si sia evoluto.
Credit: Schaye et al. 2023
