Investigadores de la Universidad de Zurich han simulado el Universo con un gran superordenador. Un gigantesco catálogo de 25.000 millones de galaxias virtuales a partir de 2 billones de partículas digitales.

Este catálogo se está utilizando para calibrar los experimentos a bordo del satélite Euclides, que se lanzará en 2020 con el objetivo de investigar la naturaleza de la materia oscura y la energía oscura.

Durante un período de tres años, un grupo de astrofísicos de la Universidad de Zurich ha desarrollado y optimizado un código revolucionario para describir con una precisión sin precedentes la dinámica de la materia oscura y la formación de estructuras a gran escala en el universo.

Como han señalado Joachim Stadel, Douglas Potter y Romain Teyssier en su reciente publicación, el código (llamado PKDGRAV3) ha sido diseñado para utilizar óptimamente la memoria disponible y el poder de procesamiento de las modernas arquitecturas de supercomputación, como el superordenador “Piz Daint” del Swiss National Computing Center (CSCS).

El código fue ejecutado en esta máquina durante sólo 80 horas, y generó un universo virtual de dos billones de macro-partículas que representan el fluido de materia oscura, del que se extrajo un catálogo de 25.000 millones de galaxias virtuales.

ESTUDIAR LA COMPOSICIÓN DEL UNIVERSO OSCURO

Gracias a la alta precisión de su cálculo, con un fluido de materia oscura que evoluciona bajo su propia gravedad, los investigadores han simulado la formación de una pequeña concentración de materia, llamada halos de materia oscura, en la que creemos que se forman galaxias como la Vía Láctea.

El reto de esta simulación fue modelar galaxias tan pequeñas como una décima parte de la Vía Láctea, en un volumen tan grande como nuestro universo observable. Este fue el requisito establecido por la misión europea Euclides, cuyo objetivo principal es explorar el lado oscuro del universo.

De hecho, alrededor del 95 por ciento del universo es oscuro. El cosmos consiste en el 23 por ciento de la materia oscura y el 72 por ciento de la energía oscura. “La naturaleza de la energía oscura sigue siendo uno de los principales rompecabezas sin resolver en la ciencia moderna”, dice en un comunicado  Romain Teyssier, profesor de para astrofísica computacional en la UZH.

Un rompecabezas que sólo se puede romper a través de la observación indirecta: Cuando el satélite Euclides capture la luz de miles de millones de galaxias en grandes áreas del cielo, los astrónomos medirán distorsiones muy sutiles que surgen de la desviación de luz de estas galaxias de fondo por una distribución invisible en primer plano de masa-materia oscura. “Eso es comparable a la distorsión de la luz por un cristal algo desigual”, dice Joachim Stadel del Instituto de Ciencias Computacionales de la UZH.

Este nuevo catálogo de galaxias virtuales ayudará a optimizar la estrategia de observación del experimento de Euclides y minimizar las diversas fuentes de error antes de que el satélite emprenda su misión de recolección de datos de seis años en 2020.

“Euclides realizará un mapa tomográfico de nuestro universo, remontándose en el tiempo a más de 10.000 millones de años de evolución en el cosmos “, dice Stadel. A partir de los datos de Euclides, los investigadores obtendrán nueva información sobre la naturaleza de esta misteriosa energía oscura, pero también esperan descubrir nuevas físicas más allá del modelo estándar, como una versión modificada de la relatividad general o un nuevo tipo de partícula.

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