Simulaciones por ordenador de la evolución del cosmos

Por Francisco R. Villatoro, el 7 julio, 2011. Categoría(s): Ciencia • Física • Noticias • Physics • Science ✎ 5

[youtube=http://www.youtube.com/watch?v=xfgDoExbu_Q&hd=1&w=700]

Volker Springel (Universidad de Heidelberg) nos presenta en “Cosmological Simulations: Successes & Tensions of ɅCDM,” PASCOS 2011, Cambridge, July 2011, el estado actual de las simulaciones de la evolución temprana del universo. Este vídeo de youtube muestra la evolución de un trozo del universo de unos miles de kilopársecs desde z=48,4 (cuando el universo tenía unos 50 millones de años) hasta el presente, z=0,0, obtenida mediante simulaciones de N-cuerpos con unas 300 mil millones de partículas. Estas simulaciones muestran resultados similares a los observados en el universo visible cuando se incluye la presencia de materia oscura y de energía oscura en dosis similares a las predichas por el modelo cosmológico de consenso (ɅCDM). En mi opinión, lo más interesante de estas simulaciones es que los cambios en los valores de los parámetros del modelo ɅCDM conducen a resultados que difieren de lo observado, lo que valida la consistencia de sus predicciones.

Hasta ahora, el récord de la simulación cosmológica con mayor número de cuerpos lo ostenta Millennium-XXL, ejecutada 12.288 núcleos del superordenador JUROPA en 2010, es decir, en el 70% de JUROPA. Este ordenador está entre los 25 supercomputadores más poderosos del mundo, según el TOP500. La simulación utilizó 6720³ (unos 303 mil millones) de partículas y costó (el equivalente secuencial de) unos 2,7 millones de horas de CPU (o unos 300 años). La simulación de 0,3 billones de objetos en interacción gravitatoria mutua es difícil de imaginar y de visualizar, pero los resultados, además de tener un enorme interés científico, también son de gran belleza plástica, como muestra la figura de abajo.

Recomiendo la charla de Volker Springel, “Cosmological Simulations: Successes & Tensions of ɅCDM,” PASCOS 2011, Cambridge, July 2011, para más detalles sobre el estado actual de las simulaciones cosmológicas.

Por cierto, el número de hoy de Science incluye un especial sobre evolución galáctica: Maria Cruz and Robert Coontz, “A Universe of Galaxies;” Yudhijit Bhattacharjee, “Milky Way Researchers’ Home Away From Home;” Daniel Clery, “Galaxy Zoo Volunteers Share Pain and Glory of Research;” Eline Tolstoy, “Galactic Paleontology;” James S. Dunlop, “The Cosmic History of Star Formation;” y Timothy M. Heckman and Guinevere Kauffmann, “The Coevolution of Galaxies and Supermassive Black Holes: A Local Perspective.”



5 Comentarios

  1. Una verdadera maravilla. Francis, te pediría que me expandieses tú, o algún otro lector, sobre el tema de las simulaciones hidrodinámicas en cosmología, ya que aparentemente presentan serios problemas para que expliquen la eficacia tan baja en la formación de las galaxias (página 36). Aparentemente el modelo LambdaCDM la requiere, pero las simulaciones dan una mayor eficacia en la formación de galaxias. ¿Supone esto que se observa más ritmo de formación que el predicho por las simulaciones? Gracias.

    1. “Las simulaciones dan una mayor eficacia en la formación de galaxias. ¿Supone esto que se observa más ritmo de formación que el predicho por las simulaciones?”

      Creo que es al contrario, las simulaciones predicen un ritmo de formación galáctica mayor que lo observado. Hay muchas explicaciones para este hecho que se resumen en que la dinámica de la formación e interacción de las primeras galaxias es mucho más complicada de lo que tienen en cuenta las simulaciones cosmológicas hidrodinámicas.

      Hay que recordar que las observaciones de las primeras galaxias son muy difíciles y las simulaciones predicen que la formación galáctica fue muy intensa para z en [10,15], pero las observaciones son muy escasas para z>6; por ello hay que extrapolar estas observaciones, lo que está sujero a grandes errores.

      También quiero destacar que los modelos de interacción entre galaxias (sus superagujeros negros y sus halos galácticos) presentan mucha incertidumbre y no está claro aún cuánta masan devuelven al entorno en estos procesos (en el número de este mes de Investigación y Ciencia tienes un artículo de James E. Geach, “En busca de las galaxias perdidas” sobre este tema). Seguramente con las futuras observaciones del James Webb Space Telescope se podrán mejorar mucho las observaciones y se reducirá la incertidumbre en la relación a la física de la dinámica de las primeras galaxias que hay que incorporar en las simulaciones cosmológicas.

  2. en realida estamos pocos evolucionado para enterer el origen del todo salido de la nada, ese es un tema q se a discutido atravez de la historia por grandes filosofos cientificos y teologicos, y todos dicen tener la rason y con sus explicaciones complaces a todo el mundo . solo unos pocos se salen de lo inesplicables incomprobable de lo imposible inesistente q nos pone a todo en una verdadera innorancia y nos lleva a nuestros origenes de animales simplemente no entendemos nada todo es una teoria nisiquiere podemos explicas nuestra existencia, somos engañados todo el tiempo por nuestro celebro q distorciona la realidad mientras mas sabemos mas grande se hace el misterio

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