Creata la più dettagliata simulazione cosmologica su vasta scala di sempre, un software avanzatissimo che va dai momenti immediatamente successivi al Big Bang – l'evento che 13,8 miliardi di anni fa diede il via all'espansione dell'Universo – fino ai giorni nostri. Si tratta di uno strumento talmente sofisticato e potente che, oltre ad offrire uno sguardo senza precedenti sui processi alla base della nascita e dell'evoluzione delle galassie, ha persino fatto emergere alcuni fenomeni non attesi dalla programmazione, sorti “naturalmente” dalla complessa interazione delle particelle alla base della simulazione.

Nascita ed evoluzione di una galassia. Credit: Max Planck Institute for Astrophysics
in foto: Nascita ed evoluzione di una galassia. Credit: Max Planck Institute for Astrophysics

Ma cosa si vede esattamente nel video di 2 minuti che mostra la simulazione – chiamata Illustris TNG50 – all'opera? In parole semplici, si può osservare la nascita e l'evoluzione di una galassia simile alla gigantesca Andromeda (nostra “vicina di casa”, che tra 4,5 miliardi di anni si fonderà con la Via Lattea) a partire da un buco nero supermassiccio, attorno al quale vorticano enormi nubi di gas e polveri spinte ad aggregarsi sotto dalla forza di attrazione gravitazionale. Nel corso dei miliardi di anni i materiali si addensano, aumentando la massa – visibile nel riquadro in basso a sinistra del video – e le dimensioni dello spettacolare oggetto celeste in formazione. Dal caos, in pratica, emerge l'ordine.

Attorno alla galassia "madre" si osserva la nascita di galassie nane satelliti che lentamente vengono assorbite, esattamente come avverrà tra 2,5 miliardi di anni tra la Via Lattea e la Grande Nube di Magellano. Ma la forza della simulazione risiede nella capacità di traccia simultaneamente l'evoluzione di migliaia di galassie nell'arco di 13,8 miliardi di anni, mostrando la danza ipnotica di flussi di gas e particelle in uno spazio di ben 230 milioni di anni luce. Ha dunque l'imponenza di una simulazione su vasta scala, ma con un potere risolutivo talmente elevato da permettere l'osservazione in dettaglio della formazione delle singole galassie, come mostra il video.

Illustris TNG50 è stata messa a punto da un team di ricerca internazionale guidato da scienziati del Max Planck Institute for Astronomy, del Max Planck Institute for Astrophysics e del Massachusetts Institute of Technology. Crearla è stata una vera impresa, soprattutto per la potenza di calcolo necessaria. La simulazione si basa su 20 miliardi di particelle che simulano stelle, gas, materia oscura, buchi neri e campi magnetici, la cui “danza” è stata ottenuta lasciando lavorare per oltre un anno intero, tutti i giorni e per 24 ore al giorno, i 16mila processori del supercomputer Hazel Hen di Stoccarda.

Grazie alla simulazione si può osservare il flusso di gas turbolenti che, lentamente, si fondono e danno vita alle galassie piane e ordinate che conosciamo: “l'Universo era molto più disordinato quando aveva solo pochi miliardi di anni!”, ha dichiarato la scienziata Annalisa Pillepich che ha collaborato al progetto. Tra i fenomeni emergenti osservati dagli scienziati i deflussi di gas ad alta velocità legati all'attività dei buchi neri e all'esplosione delle supernovae; anch'essi all'inizio risultano caotici, per poi diventare sempre più ordinati nel corso del tempo. I dettagli sulla spettacolare simulazione sono stati pubblicati sul sito del Max Planck Institute for Astrophysics.