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I supercomputer ricostruiscono la struttura dell’Universo

Sebbene siano state fatte tante scoperte che riguardano la storia dell’Universo negli ultimi 13,7 miliardi di anni tuttavia molti misteri rimangono ancora senza risposte. Ad esempio, non sappiamo cosa è successo esattamente durante il Big Bang o quali sono stati i processi fisiciche hanno portato alla formazione delle strutture che vediamo oggi come stelle, galassie o ammassi di galassie. Oggi però gli astronomi hanno a disposizione i cosiddetti supercomputer mediante i quali è possibile costruire modelli sofisticati che sono in grado di simulare la nascita e l’evoluzione dell’Universo.

Simulazioni al computer del processo di re-ionizzazione cosmica (a sinistra) e della formazione di un ammasso di galassie (a destra).
Credit: LCA.

Daniel Reynolds, professore di matematica al Southern Methodist University, ha collaborato con gli astrofisici dell’Università della California, a San Diego, per elaborare un modello relativo alla fase di reionizzazione cosmica nell’epoca che va dai 380.000 a 400.000 anni dopo il Big Bang. Si tratta di un modello matematico che ricostruisce gli eventi della cosiddetta “età scura” quando cioè si formarono le prime stelle e apparì la prima luce. “Il modello matematico riproduce una serie di processi fisici che furono presenti durante la fase cosmica della re-ionizzazione, come il moto del gas, il trasporto della radiazione, la cinematica degli elementi chimici, la formazione stellare“, dice Reynolds. “Inoltre dobbiamo sottolineare che le simulazioni sono estremamente accurate e numericamente stabili“.

Di solito le simulazioni consistono di un insieme complesso di equazioni matematiche che cercano di rappresentare i processi fisici. Solo i supercomputer possono risolvere simultaneamente le equazioni. L’intuizione scientifica e la creatività entrano in gioco sviluppando il modello base, applicando alle equazioni i parametri più adatti, mentre le variabili possono essere modificate di volta in volta per descrivere scenari diversi. L’obiettivo, dunque, è quello di ottenere un modello i cui risultati siano molto vicini alle osservazioni e ci permettano di fare delle previsioni che siano possibilmente vicini alla realtà. Se questo succede allora potremo dire di aver descritto quei processi fisici che sono esistiti durante la fasi iniziali della storia dell’Universo.

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