Un articolo pubblicato sulla rivista “Computational Astrophysics and Cosmology” presenta il rilascio pubblico completo delle simulazioni codificate come TNG100 e TNG300 del progetto IllustrisTNG, una simulazione dell’universo estremamente sofisticata che è stata migliorata nel corso di anni di lavoro. Un team di ricercatori ha continuato a migliorare dettagli e funzionalità sviluppando anche nuovi strumenti di interazione ed esplorazione in 2D e 3D per simulare due cubi di spazio da 100 e 300 milioni di parsec di lato.

Modelli cosmologici vengono messi alla prova con simulazioni informatiche da vari decenni ma solo negli ultimi anni i computer hanno cominciato a raggiungere potenze di calcolo sufficienti a creare simulazioni che, basandosi sulle leggi della fisica, fossero in grado di riprodurre parecchie proprietà diverse delle galassie con la loro struttura interna, le loro stelle, i buchi neri, il gas interstellare, la materia oscura e altro assieme alla loro evoluzione. Circa cinque anni fa un grande lavoro aveva portato alla presentazione dei risultati di Illustris, che all’epoca era la simulazione dell’universo più sofisticata mai prodotta ma il lavoro era tutt’altro che finito.

Nel febbraio 2018 erano stati presentati i primi risultati della nuova fase del progetto, chiamata Illustris-The Next Generation o semplicemente IllustrisTNG. Le simulazioni sono diventate davvero complesse risolvendo una combinazione delle equazioni della fluidodinamica con le equazioni di Maxwell dell’elettromagnetismo per predire tra le altre cose moto e proprietà del gas cosmico nei casi in cui è sotto forma di plasma permettendo di calcolare l’evoluzione dei campi magnetici cosmici.

Anche usando 24.000 processori del supercomputer Hazel Hen, a Stoccarda, ci sono voluti oltre due mesi per la simulazione principale di IllustrisTNG. Altre simulazioni condotte su volumi relativamente piccoli sono state avevano lo scopo di testare diverse ipotesi, ad esempio quelle riguardanti le possibili caratteristiche della materia oscura anche se l’approccio principale rimane il modello cosmologico standard basato su materia ed energia oscura.

Nel corso del 2018 la simulazione IllustrisTNG è stata sviluppata fino a rendere disponibile un nuovo set di dati alla fine dell’anno. A quel punto mancava solo il rilascio pubblico dei dati con l’illustrazione delle loro caratteristiche, arrivato con il nuovo articolo. Dylan Nelson, del Max-Planck-Institut für Astrophysik, in Germania, primo autore dell’articolo, ha dichiarato che questo rilascio consente all’intera comunità astrofisica di accedere alle simulazioni più avanzate e realistiche che comprendono una varietà di galassie, masse e scenari di formazione più ampia rispetto a qualsiasi altra simulazione cosmologica di grandi volumi dell’universo prodotta finora.

Una nuova interfaccia chiamata JupyterLab è stata aggiunta per permettere di accedere a una piattaforma online che permette analisi e navigazione interattiva on-demand al progetto IllustrisTNG. Questa scelta è dovuta al fatto che la simulazione è diventata talmente sofisticata che il volume totale di dati ha superato il petabyte (per capirci, si tratta di oltre 1.024 terabyte…) e ciò renderebbe difficile scaricarne parti importanti.

Le possibili discrepanze tra simulazioni e osservazioni permetteranno di migliorare i nostri modelli cosmologici per esplorare con precisione sempre maggiore i processi di formazione ed evoluzione delle galassie. Previsioni e ipotesi potranno essere messe alla prova per contribuire a risolvere i misteri dell’universo ancora esistenti.