Lo scienziato che sta ricreando le galassie per capire l’universo
Mark Vogelsberger è un astrofisico che ha dedicato la propria ricerca ad una simulazione delle galassie che ci permette di conoscere meglio l'universo
Nelle scienze, si intende per simulazione un modello della realtà capace di mostrare una serie di eventi, in modo da consentire valutazione e previsione dello svolgersi di determinati fenomeni.
Molto utilizzati nelle scienze teoriche, ma anche nelle discipline che studiano i comportamenti dei gruppi di animali o persone, i modelli di simulazione stanno negli ultimi anni diventando un supporto fondamentale per le scienze che indagano la nascita e la vita dell’universo.
Vedere le stelle da vicino
È di pochi mesi fa la notizia della creazione di Uchuu, la più grande simulazione dell’universo mai creata, disponibile in download gratuito – nonostante le ciclopiche dimensioni raggiungano i 300 TeraByte.
Le simulazioni del nostro universo non iniziano però con Uchuu: Mark Vogelsberger, astrofisico del Massachusetts Institute of Technology, costruisce simulazioni dell’universo da quasi un decennio.
Intervistato dalla rivista del campus MIT News, Vogelsberger giustifica così l’impegno di una vita al servizio della simulazione dell’universo: “ho sempre amato guardare attraverso un telescopio come hobby, ma usare un computer per fare esperimenti con l’intero universo era una prospettiva completamente diversa”.
In astrofisica abbiamo solo questo universo da poter osservare, mentre con un computer è possibile “creare differenti universi che possiamo controllare”.
L’indagine degli universi simulati ha consentito per esempio di comprendere che la nostra galassia, nonostante “un paio di caratteristiche sorprendenti come il numero esatto di strutture e satelliti che la circondano”, è un posto “piuttosto normale” dell’universo.
Vogelsberger ha passato quasi tutta la sua carriera a creare simulazioni della nascita e dell’evoluzione di centinaia di migliaia di galassie, dai primi attimi di formazione dell’universo conosciuto ad oggi.
Grazie al potere di calcolo di supercomputer sparsi in tutto il mondo, Vogelsberger ha prodotto alcuni dei modelli teorici più precisi in materia di formazione delle galassie, tanto che molti centri astronomici ne richiedono l’utilizzo per le proprie attività di divulgazione scientifica.
Le simulazioni ci consentono in effetti di osservare diversi universi e molto più da vicino di quanto potremmo fare con i più potenti telescopi del mondo: si tratta quindi non soltanto di controllare e indagare lo svolgersi degli eventi, ma anche di aprire un’inedita finestra sull’osservazione degli oggetti celesti.
Simulazione e comprensione dell’universo
Le simulazioni dell’universo di Vogelsberger hanno mostrato che le galassie possono evolvere in diverse forme, dimensioni e colori, dimostrando l’ipotesi degli astronomi secondo cui possono esistere differenze sostanziali tra le varie galassie che popolano l’universo.
Usando la simulazione per tornare indietro nel tempo, è possibile osservare non soltanto tutti i processi che avvengono durante la nascita di una galassia, ma anche come la materia oscura si distribuisce contestualmente nell’universo.
Le simulazioni numeriche di Vogelsberger hanno infatti mostrato come la materia oscura può addensarsi e muoversi in flussi che attraversano lo spazio ed hanno consentito anche di misurarli per la prima volta.
Il progetto di una vita dedicata a comprendere l’universo ha infine preso forma nel 2014, quando su Nature furono pubblicati per la prima volta i risultati di Illustris, il nome dell’allora più completa simulazione dell’universo, realizzata ad Harvard da Vogelsberger e colleghi.
Illustris inizia dagli albori della formazione dell’universo, appena 400.000 anni dopo il Big Bang, e copre l’evoluzione dell’universo per 13,8 miliardi di anni, praticamente l’intero ciclo di vita dell’universo che conosciamo.
È stata recentemente rilasciata Illustris TNG, una simulazione ancora più grande e dettagliata della formazione dell’universo e al MIT si sta lavorando su una simulazione completamente nuova che riesca ad indagare i campi di radiazione nei primi istanti di vita dell’universo ed esplorare diversi modelli per quanto riguarda il movimento della materia oscura.
“Tutte le simulazioni iniziano con un universo uniforme – nient’altro che elio, idrogeno e materia oscura” afferma Vogelsberger “guardare come tutto è evoluto in modo da somigliare a qualcosa come il nostro universo dimostra quanto siamo arrivati lontano nella comprensione delle leggi fisiche”.
