Una simulazione al supercomputer ricostruisce la nascita delle prime galassie

Un gruppo di scienziati ha realizzato una simulazione al computer che segue circa 2 miliardi di anni dell’universo primordiale, ricostruendo come si siano formate le prime stelle e galassie e come abbiano modificato il gas circostante. Chiamata Lumina, combina una vasta visione del cosmo con un livello di dettaglio sufficiente a studiare singole galassie in formazione.

Creato da ricercatori del MIT, di Harvard, dello Smithsonian e di istituzioni partner, il modello è stato eseguito sul supercomputer Frontier dell’Oak Ridge National Laboratory, nel Tennessee, negli Stati Uniti. Segue materia oscura, gas, stelle e radiazione in un volume circa 100 volte più grande rispetto a quello di precedenti simulazioni comparabili.

Un risultato fondamentale è la modellizzazione dei cambiamenti sia nell’idrogeno sia nell’elio quando la radiazione ne strappa gli elettroni, un processo noto come reionizzazione. Nella simulazione, la luce delle prime stelle e galassie determina la trasformazione dell’idrogeno, mentre radiazioni più energetiche associate a buchi neri supermassicci in fase di accrescimento attivo provocano i cambiamenti nell’elio.

Si tratta di previsioni, non di osservazioni dirette. Il gruppo sta mettendo Lumina a disposizione di altri scienziati affinché possano confrontare le galassie simulate con le osservazioni di telescopi come James Webb e con future campagne osservative. Questi confronti possono mettere alla prova le spiegazioni sulla formazione delle prime strutture cosmiche e rivelare dove le teorie attuali debbano essere perfezionate.