Es hora de abandonar el viejo chiste de astronomía: «Defina el universo y dé tres ejemplos». Esto se debe a que las simulaciones modernas responden bien a esta pregunta. Hoy en día, la respuesta podría ser: «Mira simulaciones de flamencos».
Es el producto del consorcio de simulación de supercomputadoras cósmicas VIRGO. FLAMINGO significa Simulaciones de estructuras a gran escala de energía hidroeléctrica completa con mapeo de todo el cielo para interpretar observaciones de próxima generación. Sus principales objetivos científicos son realizar un conjunto de simulaciones cosmológicas a gran escala. Las últimas y mejores simulaciones del universo modelo se han llevado a cabo en un grupo de supercomputadoras de la Universidad Dorhan en el Reino Unido.
Gran simulación
Las simulaciones más grandes de la suite utilizan 300 mil millones de elementos de resolución. Son partículas con la masa de una pequeña galaxia, todas empaquetadas en un cubo con aristas que miden diez mil millones de años luz. Posiblemente se haya completado la mayor simulación cosmológica por ordenador de materia ordinaria jamás realizada. Matthieu Schaller (Universidad de Leiden): «Para hacer posible esta simulación, desarrollamos un nuevo código, SWIFT, que distribuye eficientemente el trabajo computacional entre más de 30.000 CPU».
El Consorcio VIRGO se centra en la evolución del medio intergaláctico, la formación y evolución de galaxias, cúmulos de galaxias, estructuras a gran escala, la formación de halos de materia oscura y la distribución a gran escala de la materia oscura. Las simulaciones de FLAMINGO van más allá y rastrean no sólo la materia oscura, sino también la materia regular (como planetas, estrellas y galaxias). El resultado es un vistazo a cómo evolucionó el universo.
Simulando el universo
Entonces, ¿cómo se puede simular el universo? Primero, necesita datos sobre todo lo que existe. Los observatorios en la Tierra y en el espacio recopilan enormes cantidades de información sobre todo lo que pueden detectar. Luego, toda esta información se introduce en una serie de modelos que se integran en simulaciones más grandes.
Las simulaciones utilizaron datos sobre toda la materia ordinaria (bariónica) existente. Esto incluye planetas, estrellas, galaxias, nebulosas gaseosas y todo lo que hay por descubrir. Pero eso no es todo lo que hay en el universo. Existe materia oscura, aunque sólo puede detectarse mediante la influencia de la gravedad sobre la materia bariónica. Y hay que tener en cuenta la misteriosa energía oscura.
Bueno, eso es todo, ¿no? Bueno, no tan rápido. Los objetos interactúan en el universo, normalmente por gravedad, pero también por otros procesos. Por tanto, hay que tener en cuenta la gravedad. Además, la materia ordinaria reacciona a la presión del gas. Esto hace que la materia sea expulsada de las galaxias por agujeros negros activos o explosiones de supernovas. Luego, hay factores más esotéricos, como la reacción gravitacional de la materia oscura debido a la redistribución de los bariones. Se necesitan modelos de las relaciones entre las propiedades de las galaxias y los diversos procesos físicos que ocurren en las galaxias y los cúmulos. Otros modelos tienen en cuenta la actividad de formación de estrellas en la galaxia central, que puede estar relacionada con la distribución del gas a su alrededor.
También necesitará simulaciones hidrodinámicas de cosmología, física de cúmulos de galaxias y datos sobre efectos de lentes gravitacionales. Y los neutrinos, porque también desempeñan un papel. Toda esta información debe diseñarse y colocarse en la suite de simulación. El resultado es una comprensión más amplia de nuestro universo.
Simulaciones y tensiones
Además de generar un modelo a gran escala del universo, el trabajo de Flamingo también es una forma de tomar todos los datos cosmológicos y vincular varias predicciones y teorías sobre el universo con observaciones reales. Las teorías incluyen un conjunto de propiedades sobre el universo llamados «parámetros cosmológicos». Se puede medir y comparar con otras observaciones. Si no coinciden, se crea “tensión” entre las medidas.
Por ejemplo, hay uno llamado «Tensor de Hubble». Se refiere a un parámetro llamado H0 (pronunciado «H-naught») que en realidad afecta las mediciones de distancia en el universo. Su valor es la tasa de expansión del universo. H0 Se ha medido de diversas formas, desde 67 kilómetros por segundo por megaparsec hasta 74.
También existen otras «tensiones» en las mediciones cosmológicas. Uno tiene que ver con las propiedades del fondo cósmico de microondas. Se trata esencialmente de luz sobrante de las primeras épocas de la historia cósmica. Algunas mediciones de estas propiedades producen valores diferentes, por lo que los astrónomos también deben resolver esta tensión. De lo contrario, tendrían que revisar todo el modelo estándar de cosmología, que se basa en el modelo de la materia oscura fría. Por tanto, las simulaciones son una forma importante de resolver tensiones de forma experimental. También permite a los investigadores realizar diversas modificaciones en sus modelos.
Abre una ventana virtual al universo
El proyecto FLAMINGO ofrece a los astrónomos una nueva ventana a la evolución cósmica. Se basa en datos reales para poblar un mundo virtual. El resultado son datos virtuales que los investigadores pueden probar utilizando nuevas técnicas de análisis de datos y aprendizaje automático. Los astrónomos involucrados en el proyecto han publicado tres artículos: uno que describe los métodos, otro que presenta las simulaciones y un tercero que examina qué tan bien las simulaciones reproducen la estructura a gran escala del universo.
para más información
proyecto flamenco
unión de la virgen
Los astrónomos realizan la mayor simulación cosmológica por ordenador jamás realizada
El Proyecto Flamingo: simulaciones hidrodinámicas cósmicas de estructuras a gran escala y estudios de cúmulos de galaxias
«Flamingo: Calibración de grandes simulaciones hidrodinámicas cósmicas con aprendizaje automático».
«Proyecto Flamingo: Reconsiderando la tensión del S8 y el papel de la física bariónica»
«Gurú del alcohol. Analista. Defensor de la comida. Aficionado extremo al tocino. Experto total en Internet. Adicto a la cultura pop. Pionero de viajes sutilmente encantador».