L’universo digitale ha appena varcato una soglia senza precedenti. All’inizio di novembre, i ricercatori dell’Argonne National Laboratory, supportati dal Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti, hanno sfruttato Frontier, il supercomputer più veloce del mondo, per eseguire uno studio simulazione cosmologica su una scala senza precedenti.
Credito: Argonne National Laboratory, Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti
Utilizzando Frontier, situato presso l'Oak Ridge National Laboratory, il team ha stabilito un record simulando l'evoluzione di gas, stelle e galassie nel corso di miliardi di anni. Questa impresa combina due aspetti fondamentali della fisica: questione convenzionale e materia oscuraloro interazione la forza gravitazionale è stata calcolata su una scala mai raggiunta prima. I risultati consentono di confrontare direttamente questi modelli osservazioni da telescopi giganti come l'Osservatorio Rubin. Secondo Salman Habib, leader del progetto e direttore delle scienze computazionali all'Argonne, queste simulazioni cosmologiche richiedono la modellazione di un “cocktail completo” di effetti fisici. Ciò include la gravità, dinamico gas caldi e la formazione di strutture complesse come i buchi neri. Fino a poco tempo fa, tali simulazioni rimanevano inaccessibili a causa delle limitazioni dei calcoli convenzionali.
Per rendere ciò possibile, il codice utilizzato, HACC (Hybrid Accelerated Cosmology Code), è stato profondamente ottimizzato. Progettato originariamente per i supercomputer della generazione precedente, è stato riprogettato come parte del progetto ExaSky per sfruttare la potenza delle moderne GPU. Risultato: un'esecuzione 300 volte più veloce rispetto ai test precedenti su Titano, l'ex detentore del record del supercomputer.
Grazie ai suoi 9.000 nodi di calcolo e ai processori AMD Instinct MI250X, Frontier ha permesso di simulare grandi volumi astronomici, offrendo una visione ultra dettagliata dell'evoluzione cosmica. Queste simulazioni non si limitano alle dimensioni, ma includono anche dettagli fisici cruciali, come il comportamento dei barioni e l’influenza dei buchi neri supermassicci.
Bronson Messer, direttore scientifico dell'Oak Ridge Leadership Computing Facility, sottolinea che questo progresso è tanto un'impresa tecnica quanto un salto scientifico. Avvicina i modelli teorici alla realtà osservata, aprendo nuove prospettive per l'analisi dei dati provenienti dagli osservatori.
Il progetto ha beneficiato anche dell'infrastruttura dei laboratori Lawrence Berkeley e Argonne, dove sono state testate le versioni preliminari dell'HACC. Questo lavoro segna un passo importante verso un’era in cui la simulazione digitale dell’Universo rivaleggia con la complessità dell’Universo reale.
