La simulación por supercomputadora más grande jamás realizada analiza la evolución del universo entero

Leiden, Países Bajos — Científicos europeos han presentado una simulación por supercomputadora a gran escala destinada a estudiar la evolución del universo, desde el Big Bang hasta el presente.

Noble FlamencoEsta simulación analiza la evolución de todos los componentes del universo, incluida la materia ordinaria como las estrellas, los planetas, la materia oscura y la energía oscura, todos los cuales se rigen por las leyes de la física. A medida que evoluciona la simulación, emergen galaxias virtuales y cúmulos de galaxias detallados.

El nombre «FLAMINGO» es un acrónimo de «Simulación de estructura completa a gran escala con mapeo de todo el cielo para interpretar observaciones de próxima generación».

Esta simulación masiva fue idea de expertos de la Universidad de Durham, la Universidad John Morris de Liverpool y la Universidad de Leiden en los Países Bajos. El objetivo principal es permitir a los científicos comparar el universo virtual con observaciones reales tomadas desde telescopios avanzados, incluido el Telescopio Espacial James Webb. Estas comparaciones pueden arrojar luz sobre si nuestros modelos cosmológicos actuales, que explican la evolución del universo, son consistentes con la realidad.

La imagen de fondo muestra la distribución actual de la materia en un corte de la simulación más grande de FLAMINGO, que tiene un volumen cúbico de 2,8 Gpc (9,1 mil millones de años luz) en el lateral. El brillo de la imagen de fondo indica la distribución actual de la materia oscura, mientras que el color simboliza la distribución de los neutrinos. Los recuadros muestran tres primeros planos sucesivos centrados alrededor del cúmulo de galaxias más grande; En orden, muestran la temperatura del gas, la densidad de la materia oscura y la observación hipotética de rayos X (Figura 1 de Schaye et al. 2023). (Crédito: Josh Burrow, Flamengo Team y Virgin League)

Históricamente, las simulaciones que acompañan a las observaciones del universo han tenido en cuenta principalmente la materia oscura fría, un aspecto central de la estructura cósmica. Sin embargo, los científicos ahora están enfatizando la importancia de tener en cuenta la materia ordinaria (que comprende sólo el 16% de la materia total del universo) y los neutrinos (partículas esquivas que rara vez interactúan con la materia ordinaria) para comprender la evolución cósmica.

«Aunque la materia oscura domina la gravedad, no se puede seguir ignorando la contribución de la materia ordinaria, porque esta contribución puede ser similar a las desviaciones entre modelos y observaciones», afirma en el estudio el investigador principal, el profesor Job Schaie de la Universidad de Leiden. Comunicado de prensa.

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La simulación de Flamingo mapeó con precisión la composición del universo en términos de materia oscura, materia ordinaria y neutrinos, siguiendo el modelo estándar de la física. El equipo utilizó una potente supercomputadora en Durham para ejecutar estas simulaciones durante dos años, ajustándolas a variables como la intensidad del viento galáctico y la masa del neutrino. Los resultados preliminares subrayan la importancia de combinar materia ordinaria y neutrinos para realizar predicciones precisas.

Los telescopios emergentes, como el Euclid de la Agencia Espacial Europea, están recopilando datos a gran escala sobre galaxias, quásares y estrellas. Simulaciones como FLAMINGO serán fundamentales para comprender estos datos al alinear las predicciones teóricas con conocimientos observacionales.

La ejecución de simulaciones FLAMINGO requiere más de 50 millones de horas de procesamiento en la supercomputadora Cosmology Machine (COSMA 8). Los investigadores crearon un nuevo código, llamado SWIFT, para asignar de manera eficiente tareas computacionales entre miles de unidades centrales de procesamiento (CPU), a veces hasta 65.000.

«La cosmología se encuentra en una encrucijada. Disponemos de nuevos datos sorprendentes procedentes de potentes telescopios, algunos de los cuales, a primera vista, no coinciden con nuestras expectativas teóricas», concluye el profesor Carlos Frink de la Universidad de Durham, colaborador de la investigación Flamingo. «O el modelo estándar de cosmología es defectuoso o hay sesgos sutiles en los datos de observación. Las simulaciones del universo en ultraresolución deberían poder darnos la respuesta».

El estudio se publica en la revista. Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society.

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El escritor de Southwest News Service, Stephen Beach, contribuyó a este informe.

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