{"id":1534,"date":"2014-06-15T23:25:08","date_gmt":"2014-06-15T21:25:08","guid":{"rendered":"http:\/\/www.astrofili-vittorioveneto.it\/?p=1534"},"modified":"2014-06-15T23:26:08","modified_gmt":"2014-06-15T21:26:08","slug":"gli-universi-nei-computer","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.astrofili-vittorioveneto.it\/index.php\/2014\/06\/gli-universi-nei-computer\/","title":{"rendered":"Gli Universi nei computer"},"content":{"rendered":"<h3>Viaggio (virtuale) nel mondo delle simulazioni cosmologiche.<\/h3>\n<h5>Franco Vazza &#8211; Osservatorio Astronomico di Amburgo<\/h5>\n<p><a href=\"https:\/\/i0.wp.com\/www.astrofili-vittorioveneto.it\/wp-content\/uploads\/2014\/06\/vazza_simulazioni_1.png?ssl=1\"><img data-recalc-dims=\"1\" loading=\"lazy\" decoding=\"async\" data-attachment-id=\"1538\" data-permalink=\"https:\/\/www.astrofili-vittorioveneto.it\/index.php\/2014\/06\/gli-universi-nei-computer\/vazza_simulazioni_1\/\" data-orig-file=\"https:\/\/i0.wp.com\/www.astrofili-vittorioveneto.it\/wp-content\/uploads\/2014\/06\/vazza_simulazioni_1.png?fit=1230%2C425&amp;ssl=1\" data-orig-size=\"1230,425\" data-comments-opened=\"0\" data-image-meta=\"{&quot;aperture&quot;:&quot;0&quot;,&quot;credit&quot;:&quot;&quot;,&quot;camera&quot;:&quot;&quot;,&quot;caption&quot;:&quot;&quot;,&quot;created_timestamp&quot;:&quot;0&quot;,&quot;copyright&quot;:&quot;&quot;,&quot;focal_length&quot;:&quot;0&quot;,&quot;iso&quot;:&quot;0&quot;,&quot;shutter_speed&quot;:&quot;0&quot;,&quot;title&quot;:&quot;&quot;}\" data-image-title=\"vazza_simulazioni_1\" data-image-description=\"\" data-image-caption=\"\" data-medium-file=\"https:\/\/i0.wp.com\/www.astrofili-vittorioveneto.it\/wp-content\/uploads\/2014\/06\/vazza_simulazioni_1.png?fit=800%2C276&amp;ssl=1\" data-large-file=\"https:\/\/i0.wp.com\/www.astrofili-vittorioveneto.it\/wp-content\/uploads\/2014\/06\/vazza_simulazioni_1.png?fit=660%2C228&amp;ssl=1\" class=\"size-medium wp-image-1538 aligncenter\" src=\"https:\/\/i0.wp.com\/www.astrofili-vittorioveneto.it\/wp-content\/uploads\/2014\/06\/vazza_simulazioni_1.png?resize=660%2C228&#038;ssl=1\" alt=\"vazza_simulazioni_1\" width=\"660\" height=\"228\" srcset=\"https:\/\/i0.wp.com\/www.astrofili-vittorioveneto.it\/wp-content\/uploads\/2014\/06\/vazza_simulazioni_1.png?resize=800%2C276&amp;ssl=1 800w, https:\/\/i0.wp.com\/www.astrofili-vittorioveneto.it\/wp-content\/uploads\/2014\/06\/vazza_simulazioni_1.png?resize=1140%2C395&amp;ssl=1 1140w, https:\/\/i0.wp.com\/www.astrofili-vittorioveneto.it\/wp-content\/uploads\/2014\/06\/vazza_simulazioni_1.png?resize=700%2C241&amp;ssl=1 700w, https:\/\/i0.wp.com\/www.astrofili-vittorioveneto.it\/wp-content\/uploads\/2014\/06\/vazza_simulazioni_1.png?w=1230&amp;ssl=1 1230w\" sizes=\"auto, (max-width: 660px) 100vw, 660px\" \/><\/a><\/p>\n<p>Non esiste praticamente branca della moderna scienza nel quale le simulazioni numeriche non rivestano un ruolo importante o addirittura preponderante. Dalla chimica alla biologia, dall&#8217;ingegneria agli studi economici: dovunque c&#8217;\u00e8 la necessit\u00e0 di studiare l&#8217;evoluzione di sistemi complessi regolati da molte variabili, l&#8217;utilizzo di modelli matematici al computer \u00e8 fondamentale perch\u00e9 una qualsiasi teoria arrivi a formulare previsioni quantitative.<\/p>\n<p>Piloti ed astronauti ogni giorno vengono addestrati con sofisticati simulatori di volo; architetti ed ingegneri progettano opere mastodontiche via software, molto prima che un singolo mattone venga posato al suolo; analisti economici stimano i diversi scenari globali a lungo termine innescati da una crisi finanziaria; chimici sintetizzano nuove molecole industriali senza mettere le mani alle provette; meteorologi seguono il succedersi virtuale di fronti caldi e fronti freddi in un computer, ed azzardano il tempo che far\u00e0 tra una settimana&#8230;e cos\u00ec via.<\/p>\n<p>Nella maggior parte delle scienze fisiche, il ricorso alle simulazioni \u00e8 solitamente uno straordinario optional, mentre nel caso dell&#8217;astrofisica \u00e8 un passo assolutamente necessario. Un chimico teoricamente potrebbe (avendo tempo e denaro) sperimentare tutte le migliaia di permutazioni tra molecole fino a sintetizzare quello che cerca: tuttavia pu\u00f2 essere un processo molto lungo e costoso.<\/p>\n<p>Nel caso di un astrofisico intento a studiare la nascita delle galassie, questo problema non si pone proprio: gli oggetti del suo studio sono talmente distanti nello spazio, e lenti ad evolvere nel tempo, che niente di lontanamente paragonabile ad un \u201cesperimento\u201d \u00e8 pensabile<\/p>\n<p>Dalla seconda met\u00e0 del secolo scorso in poi, ha preso sempre pi\u00f9 piede la consapevolezza che i codici numerici (ovvero lunghe sequenza di operazioni aritmetiche) possano rappresentare la migliore approssimazione possibile ad un \u201cesperimento\u201d in ambito astrofisico. Per esempio: si crea in un computer una distribuzione di gas primordiale, e la si fa evolvere in base alla gravit\u00e0. Quel che si osserva dopo la ripetizione di moltissimi calcoli, \u00e8 qualcosa di simile ad una galassia a spirale? Ad una galassia ellittica? Qualsiasi sia la risposta, l&#8217;intero processo intellettuale consiste nel preparare un esperimento \u201cnumerico\u201d, nel farlo arrivare fino alla fine, e nell&#8217;interpretare il suo risultato finale confrontandolo con altri dati o con le leggi della fisica note. Dal confronto di cosmo reale e cosmo simulato, capita che gli astronomi imparino cose nuove sull&#8217;Universo; nel prosieguo vedremo come, e quando questo capita.<\/p>\n<h4>Gli albori: l&#8217;Universo in cento particelle.<\/h4>\n<p>A partire dagli inizi degli anni &#8217;70, alcuni centri di ricerca nel mondo acquisirono abbastanza potenza di calcolo per realizzare le prime pionieristiche ricerche di astrofisica numerica. Al confronto della potenza di calcolo di oggi, il paragone \u00e8 impietoso: persino nel migliore centro di calcolo esistenti a quell&#8217;epoca i computer potevano effettuare appena qualche migliaia di operazioni al secondo, mentre un normale laptop da ufficio ne pu\u00f2 effettuare almeno un miliardo a secondo, ovvero lavora un milione di volte pi\u00f9 velocemente! A peggiorare la situazione, bisogna anche considerare che la grafica era veramente minimale, e l&#8217;interazione tra programmatore e programma era qualcosa di estremamente difficoltoso (per esempio, le istruzioni da dare ai programmi venivano letteralmente inseriti manualmente nelle unit\u00e0 di lettura, sotto forma di decine o centinaia di blocchetti di carta perforata da infilare dentro apposite fessure presenti nei primi, ingombratissimi antenati dei computer attuali). Tuttavia, tanto era ridotto il possibile margine di improvvisazione e di errore (visto che la lentezza del processo rendeva impossibile fare poco pi\u00f9 di una manciata di tentativi al giorno) che gli astrofisici dovevano pensare in tutti i modi a come rendere i calcoli semplici il pi\u00f9 possibile, lavorando di approssimazione in approssimazione.<\/p>\n<p>Anche grazie a queste ristrettezze, primi astrofisici computazionali si accorsero che per ottenere una buona rappresentazione di una galassia (solitamente composta da 100 miliardi di stelle) non era necessario alcuni decenni, fino a quando la tecnologia avesse davvero permesso di calcolare l&#8217;evoluzione di un sistema tanto mastodontico di oggetti: anche alcune migliaia potevano bastare per cominciare. Con questo approccio, le ogni singola particella 1 creata nel computer avrebbe rappresentato la massa non di una sola stella, ma di 100 milioni di stelle \u201cincollate assieme\u201d. Addirittura usando un numero di stelle inferiori a 10 000, gi\u00e0 verso il 1969-70 fu possibile ottenere le prime realistiche simulazioni della formazione di galassie a disco solcate da una spirale (vedi immagine): non male se si pensa che una reale galassia \u00e8 costituita in verit\u00e0 da una quantit\u00e0 almeno dieci milioni di volte maggior di stelle!<\/p>\n<figure id=\"attachment_1539\" aria-describedby=\"caption-attachment-1539\" style=\"width: 578px\" class=\"wp-caption aligncenter\"><a href=\"https:\/\/i0.wp.com\/www.astrofili-vittorioveneto.it\/wp-content\/uploads\/2014\/06\/vazza_simulazioni_2.png?ssl=1\"><img data-recalc-dims=\"1\" loading=\"lazy\" decoding=\"async\" data-attachment-id=\"1539\" data-permalink=\"https:\/\/www.astrofili-vittorioveneto.it\/index.php\/2014\/06\/gli-universi-nei-computer\/vazza_simulazioni_2\/\" data-orig-file=\"https:\/\/i0.wp.com\/www.astrofili-vittorioveneto.it\/wp-content\/uploads\/2014\/06\/vazza_simulazioni_2.png?fit=666%2C691&amp;ssl=1\" data-orig-size=\"666,691\" data-comments-opened=\"0\" data-image-meta=\"{&quot;aperture&quot;:&quot;0&quot;,&quot;credit&quot;:&quot;&quot;,&quot;camera&quot;:&quot;&quot;,&quot;caption&quot;:&quot;&quot;,&quot;created_timestamp&quot;:&quot;0&quot;,&quot;copyright&quot;:&quot;&quot;,&quot;focal_length&quot;:&quot;0&quot;,&quot;iso&quot;:&quot;0&quot;,&quot;shutter_speed&quot;:&quot;0&quot;,&quot;title&quot;:&quot;&quot;}\" data-image-title=\"Hohl 1970\" data-image-description=\"\" data-image-caption=\"&lt;p&gt;Una delle primissime simulazioni mai realizzate di un disco galattico in rotazione&lt;\/p&gt;\n\" data-medium-file=\"https:\/\/i0.wp.com\/www.astrofili-vittorioveneto.it\/wp-content\/uploads\/2014\/06\/vazza_simulazioni_2.png?fit=578%2C600&amp;ssl=1\" data-large-file=\"https:\/\/i0.wp.com\/www.astrofili-vittorioveneto.it\/wp-content\/uploads\/2014\/06\/vazza_simulazioni_2.png?fit=660%2C685&amp;ssl=1\" class=\"wp-image-1539 size-medium\" src=\"https:\/\/i0.wp.com\/www.astrofili-vittorioveneto.it\/wp-content\/uploads\/2014\/06\/vazza_simulazioni_2.png?resize=578%2C600&#038;ssl=1\" alt=\"Una delle primissime simulazioni mai realizzate di un disco galattico in rotazione\" width=\"578\" height=\"600\" srcset=\"https:\/\/i0.wp.com\/www.astrofili-vittorioveneto.it\/wp-content\/uploads\/2014\/06\/vazza_simulazioni_2.png?resize=578%2C600&amp;ssl=1 578w, https:\/\/i0.wp.com\/www.astrofili-vittorioveneto.it\/wp-content\/uploads\/2014\/06\/vazza_simulazioni_2.png?w=666&amp;ssl=1 666w\" sizes=\"auto, (max-width: 578px) 100vw, 578px\" \/><\/a><figcaption id=\"caption-attachment-1539\" class=\"wp-caption-text\">Una delle primissime simulazioni mai realizzate di un disco galattico in rotazione(Hohl 1970). La simulazione \u00e8 realizzata in due dimensioni soltanto, ed il numero di particelle\u201d (stelle) \u00e8 di 10<sup>4<\/sup>. Da simulazioni come queste, \u00e8 stato possibile comprendere in modo quantitativo come le strutture a spirale delle galassie possano formarsi, ed essere stabili nel tempo cosmico.<\/figcaption><\/figure>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<h4>\u00a0Simulazioni a particelle e simulazioni a griglia<\/h4>\n<p>La legge di gravitazione universale enunciata nel 1687 da Isacc Newton \u00e8 una delle leggi pi\u00f9 semplici della fisica (F=GM<sub>1<\/sub> M<sub>2<\/sub>\u00a0 \/R<sup>2<\/sup> , F \u00e8 la forza di gravit\u00e0, M<sub>1<\/sub> e M<sub>2<\/sub> sono le masse in gioco, R \u00e8 la loro mutua distanza e G \u00e8 la costante di gravitazione universale di Newton), ma anche una delle pi\u00f9 \u201cscorbutiche\u201d da calcolare. Infatti ottenere l&#8217;evoluzione esatta di qualsiasi insieme con pi\u00f9 di 3 corpi \u00e8 impossibile, ed inoltre la forza di gravit\u00e0 non sparisce colla distanza (anche se si attenua di molto), e per questo motivo simulare l&#8217;evoluzione delle orbite di 100 stelle nello stesso spazio richiede il calcolo di ogni singola perturbazione che ciascuna stella esercita sulle altre. Questo tipo di problema pu\u00f2 diventare troppo gravoso in termini di tempo di calcolo anche per i pi\u00f9 sofisticati computer moderni. Gli anni &#8217;80 hanno tuttavia portato alla invenzione di una nuova tecnica approssimata per il calcolo della forza di gravit\u00e0 in questi sistemi (detta tecnica \u201cgriglia-particella\u201d), col risultato di rendere fattibili<br \/>\nsimulazioni anche con milioni o miliardi di stelle (attualmente il record \u00e8 2 miliardi di \u201cstelle\u201d, vedi immagine sotto).<\/p>\n<figure id=\"attachment_1540\" aria-describedby=\"caption-attachment-1540\" style=\"width: 562px\" class=\"wp-caption aligncenter\"><a href=\"https:\/\/i0.wp.com\/www.astrofili-vittorioveneto.it\/wp-content\/uploads\/2014\/06\/vazza_simulazioni_3.png?ssl=1\"><img data-recalc-dims=\"1\" loading=\"lazy\" decoding=\"async\" data-attachment-id=\"1540\" data-permalink=\"https:\/\/www.astrofili-vittorioveneto.it\/index.php\/2014\/06\/gli-universi-nei-computer\/vazza_simulazioni_3\/\" data-orig-file=\"https:\/\/i0.wp.com\/www.astrofili-vittorioveneto.it\/wp-content\/uploads\/2014\/06\/vazza_simulazioni_3.png?fit=685%2C731&amp;ssl=1\" data-orig-size=\"685,731\" data-comments-opened=\"0\" data-image-meta=\"{&quot;aperture&quot;:&quot;0&quot;,&quot;credit&quot;:&quot;&quot;,&quot;camera&quot;:&quot;&quot;,&quot;caption&quot;:&quot;&quot;,&quot;created_timestamp&quot;:&quot;0&quot;,&quot;copyright&quot;:&quot;&quot;,&quot;focal_length&quot;:&quot;0&quot;,&quot;iso&quot;:&quot;0&quot;,&quot;shutter_speed&quot;:&quot;0&quot;,&quot;title&quot;:&quot;&quot;}\" data-image-title=\"vazza_simulazioni_3\" data-image-description=\"\" data-image-caption=\"&lt;p&gt;Visione d&amp;#8217;insieme della simulazione \u201cMare Nostrum\u201d (Gottloeber et al.2006): attualmente forse la simulazione con pi\u00f9 \u201cparticelle\u201d di materia oscura (2 miliardi) finora realizzata.&lt;\/p&gt;\n\" data-medium-file=\"https:\/\/i0.wp.com\/www.astrofili-vittorioveneto.it\/wp-content\/uploads\/2014\/06\/vazza_simulazioni_3.png?fit=562%2C600&amp;ssl=1\" data-large-file=\"https:\/\/i0.wp.com\/www.astrofili-vittorioveneto.it\/wp-content\/uploads\/2014\/06\/vazza_simulazioni_3.png?fit=660%2C704&amp;ssl=1\" class=\"size-medium wp-image-1540\" src=\"https:\/\/i0.wp.com\/www.astrofili-vittorioveneto.it\/wp-content\/uploads\/2014\/06\/vazza_simulazioni_3.png?resize=562%2C600&#038;ssl=1\" alt=\"Visione d'insieme della simulazione \u201cMare Nostrum\u201d (Gottloeber et al.2006): attualmente forse la simulazione con pi\u00f9 \u201cparticelle\u201d di materia oscura (2 miliardi) finora realizzata.\" width=\"562\" height=\"600\" srcset=\"https:\/\/i0.wp.com\/www.astrofili-vittorioveneto.it\/wp-content\/uploads\/2014\/06\/vazza_simulazioni_3.png?resize=562%2C600&amp;ssl=1 562w, https:\/\/i0.wp.com\/www.astrofili-vittorioveneto.it\/wp-content\/uploads\/2014\/06\/vazza_simulazioni_3.png?w=685&amp;ssl=1 685w\" sizes=\"auto, (max-width: 562px) 100vw, 562px\" \/><\/a><figcaption id=\"caption-attachment-1540\" class=\"wp-caption-text\">Visione d&#8217;insieme della simulazione \u201cMare Nostrum\u201d (Gottloeber et al.2006): attualmente forse la simulazione con pi\u00f9 \u201cparticelle\u201d di materia oscura (2 miliardi) finora realizzata.<\/figcaption><\/figure>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>L&#8217;applicazione pi\u00f9 spettacolare e proficua di questa nuova tecnica \u00e8 stata quella di calcolare per la prima volta le propriet\u00e0 su grande scala dell&#8217;Universo che ci circonda, utilizzando particelle di materia oscura (che, come sappiamo, \u00e8 la componente di materia dominante nel Cosmo, circa 5 volte pi\u00f9 abbondante della materia \u201cordinaria\u201d che compone noi ed il mondo nel quale viviamo). Come per magia lunghissime catene e filamenti di \u201cgalassie\u201d (all&#8217;epoca erano appena manciate di particelle) apparvero sugli schermi dei computer, separate da ampie porzioni di spazio vuoto ed talvolta intrecciate in densi \u201cblob\u201d di materia. Queste strutture non erano mai state ipotizzate degli astrofisici, che si sarebbero invece aspettati di trovare colossali \u201ctorte\u201d o dischi di materiale nei quali le stelle e le galassie si formavano. Tuttavia esattamente negli stessi anni, le prime survey (cio\u00e8 scansioni) al telescopio del cielo profondo mostravano dettagli molto simili a quelli prodotti dai computer, ovvero rivelavano che il Cosmo alla scala delle galassie ha una struttura filamentare riempita di materia oscura, galassie e gas rarefatto (questa evidenza \u00e8 stata spettacolarmente confermata sia dalle survey pi\u00f9 recenti, sia dalle migliaia di altre simulazioni cosmologiche). Se davvero un codice numerico in un computer poteva vedere qualcosa di pi\u00f9 di un essere umano, in un problema di questo tipo, forse valeva davvero la pena di investire anche su questo metodo di ricerca! Tale successo decret\u00f2 il \u201cboom\u201d delle simulazioni cosmologiche negli anni seguenti.<\/p>\n<h4>\u00a0Simulazioni \u201cpiccole\u201d&#8230;.<\/h4>\n<p>Piccole simulazioni vengono quotidianamente realizzate in ogni universit\u00e0 o centro di ricerca, come prima \u201cesplorazione\u201d di dati o teorie. Universi virtuali rappresentati da qualche centinaio di celle o di particelle (ovvero a bassa risoluzione) vengono fatti vivere per qualche decina o centinaia di ore, giusto il tempo di farsi una iniziale idea della possibilit\u00e0 o meno di indagare proficuamente un qualche fenomeno per mezzo delle simulazioni. Si pu\u00f2 essere per esempio interessati ad indagare la dinamica della collisione tra due galassie a disco. Per cominciare a farsi un&#8217;idea di quanto catastrofico possa essere l&#8217;impatto, non \u00e8 necessario simulare tutte le varie componenti di materia realmente presenti in una galassia (materia oscura, gas caldo, nubi molecolari, stelle), ma pu\u00f2 per esempio bastare costruirsi un modellino fatto solo di materia oscura, e caratterizzato da un numero contenuto di particelle (qualche migliaio). Questo permette di simulare tantissime diverse configurazioni di impatto (per esempio con i due dischi paralleli, oppure messi perpendicolarmente tra di loro, eccetera). Gli standard attuali dei computer permettono addirittura di effettuare queste prove in tempo reale, e i lettori curiosi saranno contenti di poter trovare a questo indirizzo web: http:\/\/burro.cwru.edu\/JavaLab\/GalCrashWeb\/ una applicazione Java interattiva che permette di simulare una variet\u00e0 infinita di collisioni tra galassie (in bassa risoluzione). Una volta trovate le condizioni pi\u00f9 interessanti da studiare, un simulatore pu\u00f2 salvare sul suo computer le condizioni iniziali della simulazione, ed arricchirle di tutte le componenti mancanti; questo \u00e8 possibile perch\u00e9 la materia oscura, essendo la componente dominante di questi sistemi, non modifica di molto la sua evoluzione se accoppiata anche a stelle o gas. Quindi una stessa collisione simulata tra galassie, con o senza stelle o gas, produrr\u00e0 all&#8217;incirca le stesse morfologie finali. Tuttavia l&#8217;aggiunta di stelle e nubi di gas simulate pu\u00f2 permettere di ottenere mappe virtuali di emissione a varie bande, da confrontare per esempio con immagini di Hubble di galassie reali. Uno dei primi spettacolari successi in questo campo \u00e8 stato ottenuto da Mihos e Hernquist verso la fine degli anni &#8217;90, i quali utilizzando simulazioni con materia oscura, gas e stelle (oltre 260 mila) hanno riprodotto in modo sorprendentemente fedele la morfologia di galassie interagenti fortemente perturbate come le \u201cAntenne\u201d (NGC 4038\/4039 nella costellazione del Corvo), compresa loro \u201ccoda\u201d di stelle e materiale espulso per centinaia di migliaia di anni luce nel vuoto cosmico in seguito alla collisione (vedi immagine sotto).<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p><a href=\"https:\/\/i0.wp.com\/www.astrofili-vittorioveneto.it\/wp-content\/uploads\/2014\/06\/vazza_simulazioni_4a.png?ssl=1\"><img data-recalc-dims=\"1\" loading=\"lazy\" decoding=\"async\" data-attachment-id=\"1541\" data-permalink=\"https:\/\/www.astrofili-vittorioveneto.it\/index.php\/2014\/06\/gli-universi-nei-computer\/vazza_simulazioni_4a\/\" 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width=\"407\" height=\"242\" \/><\/a><\/p>\n<figure id=\"attachment_1543\" aria-describedby=\"caption-attachment-1543\" style=\"width: 406px\" class=\"wp-caption aligncenter\"><a href=\"https:\/\/i0.wp.com\/www.astrofili-vittorioveneto.it\/wp-content\/uploads\/2014\/06\/vazza_simulazioni_4c.png?ssl=1\"><img data-recalc-dims=\"1\" loading=\"lazy\" decoding=\"async\" data-attachment-id=\"1543\" data-permalink=\"https:\/\/www.astrofili-vittorioveneto.it\/index.php\/2014\/06\/gli-universi-nei-computer\/vazza_simulazioni_4c\/\" data-orig-file=\"https:\/\/i0.wp.com\/www.astrofili-vittorioveneto.it\/wp-content\/uploads\/2014\/06\/vazza_simulazioni_4c.png?fit=406%2C239&amp;ssl=1\" data-orig-size=\"406,239\" data-comments-opened=\"0\" 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Filmati completi ed ulteriori immagini della collisione sono disponibili al sito: http:\/\/terpsichore.stsci.edu\/~summ ers\/viz\/mhs\/&lt;\/p&gt;\n\" data-medium-file=\"https:\/\/i0.wp.com\/www.astrofili-vittorioveneto.it\/wp-content\/uploads\/2014\/06\/vazza_simulazioni_4c.png?fit=406%2C239&amp;ssl=1\" data-large-file=\"https:\/\/i0.wp.com\/www.astrofili-vittorioveneto.it\/wp-content\/uploads\/2014\/06\/vazza_simulazioni_4c.png?fit=406%2C239&amp;ssl=1\" class=\"size-full wp-image-1543\" src=\"https:\/\/i0.wp.com\/www.astrofili-vittorioveneto.it\/wp-content\/uploads\/2014\/06\/vazza_simulazioni_4c.png?resize=406%2C239&#038;ssl=1\" alt=\"Sequenza di \u201cfotogrammi\u201d virutali della collisione di due galassie di massa simile alla Via Lattea (credits: Summer, Mihos &amp; Hernquist). Filmati completi ed ulteriori immagini della collisione sono disponibili al sito: http:\/\/terpsichore.stsci.edu\/~summ ers\/viz\/mhs\/\" width=\"406\" height=\"239\" \/><\/a><figcaption id=\"caption-attachment-1543\" class=\"wp-caption-text\">Sequenza di \u201cfotogrammi\u201d virutali della collisione di due galassie di massa simile alla Via Lattea (credits: Summer, Mihos &amp; Hernquist). Filmati completi ed ulteriori immagini della collisione sono disponibili al sito: http:\/\/terpsichore.stsci.edu\/~summ ers\/viz\/mhs\/<\/figcaption><\/figure>\n<h4>&#8230;e simulazioni \u201cgrandi\u201d.<\/h4>\n<p>La costruzione di grandi centri di calcolo ha permesso agli scienziati di far girare i loro programmi non pi\u00f9 su un solo computer, ma su centinaia e migliaia di computer che lavorano \u201cin parallelo\u201d. Nei sistemi di questo tipo, \u00e8 possibile spezzettare uno stesso enorme calcolo in moltissimi diversi processori, che all&#8217;unisono risolvono pezzetti diversi dello stesso problema e si sincronizzano ciclicamente per assemblare l&#8217;intera simulazione. Se un singolo processore compila un programma in 10 minuti, dieci processori in parallelo ci impiegheranno un minuto soltanto, e centro processori appena 6 secondi. Decisamente un bel guadagno, per tutti quei complessi calcoli astrofisici che altrimenti impiegherebbero un tempo ben pi\u00f9 lungo di una intera vita umana per arrivare ad un risultato!<\/p>\n<p>In ambito italiano il centro di calcolo pi\u00f9 potente \u00e8 il CINECA di Casalecchio di Reno (vicino Bologna), che con i suoi 5376 processori \u00e8 attualmente al 46mo posto tra i centri di calcolo pi\u00f9 potenti del mondo. Molto di recente, la dimostrazione pi\u00f9 spettacolare d iquesta capacit\u00e0 di far lavorare diversi computer in parallelo si \u00e8 avuta con una grande simulazione fatta girare in simultanea su diversi computer separati&#8230;27 mila chilometri (la distanza Tokio-Amsterdam attraverso Oceano Atlantico, USA e Pacifico), in un avvincente esperimento di cosmologica numerica.<\/p>\n<p>Ogni tanto un problema astrofisico particolarmente importante crea attorno a s\u00e9 talmente tanto interesse, che nella comunit\u00e0 dei simulatori cresce l&#8217;esigenza di varare un progetto particolarmente corposo, in termini di risorse e di tempo calcolo, colla speranza di arrivare ad una soluzione soddisfacente. All&#8217;inizio di questo nuovo secolo, una delle domande fondamentali era: come nascono, e come evolvono le galassie nel cosmo? Come giustificare le loro diverse morfologie, e come collegare la loro evoluzione a quella dei buchi neri super-massicci nel frattempo scoperti dalle osservazioni, al centro di pressoch\u00e9 ogni nucleo galattico?<\/p>\n<figure id=\"attachment_1544\" aria-describedby=\"caption-attachment-1544\" style=\"width: 800px\" class=\"wp-caption aligncenter\"><a href=\"https:\/\/i0.wp.com\/www.astrofili-vittorioveneto.it\/wp-content\/uploads\/2014\/06\/vazza_simulazioni_5.png?ssl=1\"><img data-recalc-dims=\"1\" loading=\"lazy\" decoding=\"async\" data-attachment-id=\"1544\" data-permalink=\"https:\/\/www.astrofili-vittorioveneto.it\/index.php\/2014\/06\/gli-universi-nei-computer\/vazza_simulazioni_5\/\" data-orig-file=\"https:\/\/i0.wp.com\/www.astrofili-vittorioveneto.it\/wp-content\/uploads\/2014\/06\/vazza_simulazioni_5.png?fit=925%2C670&amp;ssl=1\" data-orig-size=\"925,670\" data-comments-opened=\"0\" data-image-meta=\"{&quot;aperture&quot;:&quot;0&quot;,&quot;credit&quot;:&quot;&quot;,&quot;camera&quot;:&quot;&quot;,&quot;caption&quot;:&quot;&quot;,&quot;created_timestamp&quot;:&quot;0&quot;,&quot;copyright&quot;:&quot;&quot;,&quot;focal_length&quot;:&quot;0&quot;,&quot;iso&quot;:&quot;0&quot;,&quot;shutter_speed&quot;:&quot;0&quot;,&quot;title&quot;:&quot;&quot;}\" data-image-title=\"vazza_simulazioni_5\" data-image-description=\"\" data-image-caption=\"&lt;p&gt;Particolare di una regione della simulazione \u201cMillennium\u201d (credits: Springel et al.2005). Nell&amp;#8217;immagine, la 125Mpc=408 milioni di anni luce. I colori mostrano la distribuzione della materia oscura che forma le galassie, gli ammassi di galassie ed i filamenti.&lt;\/p&gt;\n\" data-medium-file=\"https:\/\/i0.wp.com\/www.astrofili-vittorioveneto.it\/wp-content\/uploads\/2014\/06\/vazza_simulazioni_5.png?fit=800%2C579&amp;ssl=1\" data-large-file=\"https:\/\/i0.wp.com\/www.astrofili-vittorioveneto.it\/wp-content\/uploads\/2014\/06\/vazza_simulazioni_5.png?fit=660%2C478&amp;ssl=1\" class=\"size-medium wp-image-1544\" src=\"https:\/\/i0.wp.com\/www.astrofili-vittorioveneto.it\/wp-content\/uploads\/2014\/06\/vazza_simulazioni_5.png?resize=660%2C478&#038;ssl=1\" alt=\"Particolare di una regione della simulazione \u201cMillennium\u201d (credits: Springel et al.2005). Nell'immagine, la 125Mpc=408 milioni di anni luce. I colori mostrano la distribuzione della materia oscura che forma le galassie, gli ammassi di galassie ed i filamenti.\" width=\"660\" height=\"478\" srcset=\"https:\/\/i0.wp.com\/www.astrofili-vittorioveneto.it\/wp-content\/uploads\/2014\/06\/vazza_simulazioni_5.png?resize=800%2C579&amp;ssl=1 800w, https:\/\/i0.wp.com\/www.astrofili-vittorioveneto.it\/wp-content\/uploads\/2014\/06\/vazza_simulazioni_5.png?resize=700%2C507&amp;ssl=1 700w, https:\/\/i0.wp.com\/www.astrofili-vittorioveneto.it\/wp-content\/uploads\/2014\/06\/vazza_simulazioni_5.png?w=925&amp;ssl=1 925w\" sizes=\"auto, (max-width: 660px) 100vw, 660px\" \/><\/a><figcaption id=\"caption-attachment-1544\" class=\"wp-caption-text\">Particolare di una regione della simulazione \u201cMillennium\u201d (credits: Springel et al.2005). Nell&#8217;immagine, la 125Mpc=408 milioni di anni luce. I colori mostrano la distribuzione della materia oscura che forma le galassie, gli ammassi di galassie ed i filamenti.<\/figcaption><\/figure>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>I migliori telescopi del mondo posso produrre una quantit\u00e0 preziosissima di dati dell&#8217;Universo vicino o profondo, ma senza la comprensione teorica possono restare un mucchio di immagini affascinanti; una teoria in grado di spiegare l&#8217;evoluzione e l&#8217;interazione di milioni di galassie in 13 miliardi di anni \u00e8 qualcosa che nessun singolo cervello umano pu\u00f2 fare in modo quantitativo.<\/p>\n<p>Per cercare di venire a capo del problema, nel 2004-05 un consorzio di centri di ricerca internazionali (il \u201cVirgo Consortium\u201d) ha unito le forze per produrre una simulazione colossale per l&#8217;epoca, il Millennium Run (http:\/\/www.mpa- garching.mpg.de\/galform\/virgo\/millennium\/), che ha corso per 1,4 milioni di ore sui 2048 processori del centro di calcolo di Garaching (vicino a Monaco di Baviera). Il Millennium Run ha studiato un \u201ccubo\u201d di Universo di circa 2 miliardi di anni luce di lato, contenente almeno 20 milioni di galassie. La formazione, l&#8217;evoluzione e le propriet\u00e0 chimiche e fisiche a tutte le scale delle galassie era il principale obiettivo d&#8217;indagine di questa impresa colossale, o per meglio dire \u00e8 tutt&#8217;ora, perch\u00e8 gli oltre 25 Terabyte di dati prodotti dalla simulazione sono tutt&#8217;oggi oggetto di studio. Data la quasi contemporaneit\u00e0 tra la sua realizzazione ed il completamento di due delle pi\u00f9 importanti scansioni del cielo profondo con i telescopi ottici (la Sload Digital Sky Survey e la 2Degree Field Survey), la Millennium ha costituito un importantissimo banco di prova per testare la plausibilit\u00e0 di diversi modelli di formazione delle galassie, e della loro evoluzione morfologica.<\/p>\n<p>In particolare, ha permesso di produrre previsioni quantitative del tasso di formazione di buchi neri supermassicci al centro di ogni galassia (fenomeno suggerito a partire dalla fine degli anni &#8217;90 soprattutto dalle osservazioni di Hubble Space Telescope), e delle propriet\u00e0 statistiche delle loro emissioni per un volume di Universo mai indagato prima di allora. C&#8217;\u00e8 da dire che non tutte le previsioni discese dal Millennium Run si sono rivelate esatte (per esempio la distribuzione nel tempo di galassie ellittiche o a disco non sembra in accordo con le successive osservazioni ad alto redshift prodotte dalle survey di ultima generazione); tuttavia \u00e8 stato proprio grazie a questo \u201cesperimenti\u201d numerico che si \u00e8 iniziato a capire quali ulteriori ingredienti fisici &#8211; come la dettagliata interazione energetica tra i buchi neri, le loro regioni di accrescimento e la regioni stellari circostanti \u2013 fossero necessarie per meglio spiegare i dati reali. Con una sofisticata simulazione di questo tipo, la ricercatrice italiana Tiziana di Matteo e collaboratori hanno per esempio prodotto nel 2005 l&#8217;avvincente sequenza di una collisione tra galassie a spirale ciascuna delle quali contenente un buco nero supermassiccio, ottenendo delle previsioni quantitative di come il tasso di formazione stellare, l&#8217;accrescimento sul buco nero e la velocit\u00e0 delle stelle nella regione pi\u00f9 interna alle due galassie venissero cambiate dall&#8217;impatto (vedi figura sottostante).<\/p>\n<figure id=\"attachment_1545\" aria-describedby=\"caption-attachment-1545\" style=\"width: 451px\" class=\"wp-caption aligncenter\"><a href=\"https:\/\/i0.wp.com\/www.astrofili-vittorioveneto.it\/wp-content\/uploads\/2014\/06\/vazza_simulazioni_6.png?ssl=1\"><img data-recalc-dims=\"1\" loading=\"lazy\" decoding=\"async\" data-attachment-id=\"1545\" data-permalink=\"https:\/\/www.astrofili-vittorioveneto.it\/index.php\/2014\/06\/gli-universi-nei-computer\/vazza_simulazioni_6\/\" data-orig-file=\"https:\/\/i0.wp.com\/www.astrofili-vittorioveneto.it\/wp-content\/uploads\/2014\/06\/vazza_simulazioni_6.png?fit=619%2C823&amp;ssl=1\" data-orig-size=\"619,823\" data-comments-opened=\"0\" data-image-meta=\"{&quot;aperture&quot;:&quot;0&quot;,&quot;credit&quot;:&quot;&quot;,&quot;camera&quot;:&quot;&quot;,&quot;caption&quot;:&quot;&quot;,&quot;created_timestamp&quot;:&quot;0&quot;,&quot;copyright&quot;:&quot;&quot;,&quot;focal_length&quot;:&quot;0&quot;,&quot;iso&quot;:&quot;0&quot;,&quot;shutter_speed&quot;:&quot;0&quot;,&quot;title&quot;:&quot;&quot;}\" data-image-title=\"vazza_simulazioni_6\" data-image-description=\"\" data-image-caption=\"&lt;p&gt;Evoluzione temporale della collisione tra due galassie a spirale, ciascuna delle quali contenente un buco nero supermassiccio (Di Matteo et al.2005). Dopo la collisione, i due buchi neri coalescono, ed il brusco rilascio di energia (di tipo quasar) \u201cspazza\u201d il gas dalle regioni nucleari circostanti, impedendo la formazione di nuove stelle.&lt;\/p&gt;\n\" data-medium-file=\"https:\/\/i0.wp.com\/www.astrofili-vittorioveneto.it\/wp-content\/uploads\/2014\/06\/vazza_simulazioni_6.png?fit=451%2C600&amp;ssl=1\" data-large-file=\"https:\/\/i0.wp.com\/www.astrofili-vittorioveneto.it\/wp-content\/uploads\/2014\/06\/vazza_simulazioni_6.png?fit=619%2C823&amp;ssl=1\" class=\"size-medium wp-image-1545\" src=\"https:\/\/i0.wp.com\/www.astrofili-vittorioveneto.it\/wp-content\/uploads\/2014\/06\/vazza_simulazioni_6.png?resize=451%2C600&#038;ssl=1\" alt=\"Evoluzione temporale della collisione tra due galassie a spirale, ciascuna delle quali contenente un buco nero supermassiccio (Di Matteo et al.2005). Dopo la collisione, i due buchi neri coalescono, ed il brusco rilascio di energia (di tipo quasar) \u201cspazza\u201d il gas dalle regioni nucleari circostanti, impedendo la formazione di nuove stelle.\" width=\"451\" height=\"600\" srcset=\"https:\/\/i0.wp.com\/www.astrofili-vittorioveneto.it\/wp-content\/uploads\/2014\/06\/vazza_simulazioni_6.png?resize=451%2C600&amp;ssl=1 451w, https:\/\/i0.wp.com\/www.astrofili-vittorioveneto.it\/wp-content\/uploads\/2014\/06\/vazza_simulazioni_6.png?w=619&amp;ssl=1 619w\" sizes=\"auto, (max-width: 451px) 100vw, 451px\" \/><\/a><figcaption id=\"caption-attachment-1545\" class=\"wp-caption-text\">Evoluzione temporale della collisione tra due galassie a spirale, ciascuna delle quali contenente un buco nero supermassiccio (Di Matteo et al.2005). Dopo la collisione, i due buchi neri coalescono, ed il brusco rilascio di energia (di tipo quasar) \u201cspazza\u201d il gas dalle regioni nucleari circostanti, impedendo la formazione di nuove stelle.<\/figcaption><\/figure>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>Altre simulazioni \u201ccolossali\u201d nei tempi recenti sono state la \u201cHubble Volume Simulation\u201d (prodotta da un consorzio di centri di ricerca in Europa, USA e Canada) il cui scopo \u00e8 stato quello di scandagliare un volume di universo pari a quello accessibile alla pi\u00f9 lunga esposizione dell&#8217;Hubble Space Telescope (circa 20 miliardi di anni luce di distanza di luminosit\u00e0!) e la \u201cMare Nostrum Simulation\u201d che ha usato il pi\u00f9 grande centro di computazione presente in Europa (a Barcellona) per studiare l&#8217;evoluzione di grande volume di Universo per mezzo di 2 miliardi di \u201cparticelle\u201d, in questo caso simulando nel dettaglio anche l&#8217;evoluzione della materia barionica e delle stelle.<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<h4>Simulazioni in Italia.<\/h4>\n<p>Molti istituti di ricerca italiani sono coinvolti in prima linea nella produzione di simulazioni cosmologiche. A Trieste (presso l&#8217;Osservatorio Astornomico, l&#8217;Universit\u00e0 e la SISSA si studiano in particolare i meccanismi coi quali il gas rarefatto tra le galassie viene riscaldato e ionizzato dalla luce di stelle e dei nuclei galattici attivi (meccanismo detto di \u201cre- ionizzazione\u201d). Anche la formazione e l&#8217;evoluzione degli ammassi di galassie costituisce un tema molto seguito (vedianche riquadro \u201cUn astrofisico numerico italiano di spicco\u201d). Presso il Dipartimento di Astronomia si calcolano le propriet\u00e0 della materia oscura alle scale pi\u00f9 grandi, e si prova anche a spiegare come alcuni tipi morfologici di galassie si riescano a formare in ambienti cosmici poco densi di materiale primordiale. Al il Dipartimento di Fisica e all&#8217;Osservatorio di Torino, recentemente si \u00e8 sviluppato un approccio innovativo per seguire la ricca catena di reazioni che forma le stelle e fa interagire le supernove in esplosione col mezzo interstellare, nel contesto delle simulazioni cosmologiche. Anche a Bologna (Dipartimento di Astronomia, Osservatorio ed Istituto di Radio Astronomia) le simulazioni cosmologiche sono un utile strumento di indagine del cosmo. Chi vi scrive ed il suo gruppo di ricerca, in collaborazione con il CINECA, sta conducendo da qualche anno nuove simulazioni del Universo a grande scala, indagando i meccanismi che si crede stiano alla base dell&#8217;accelerazione di particelle relativistiche negli ammassi di galassie e della loro conseguente emissione di energia alle bande Radio (e Gamma). Crediamo infatti che, quando un ammasso si forma dalla collisione di masse pi\u00f9 piccole, vortici ed onde d&#8217;urto vengano generate e si propagano nel plasma caldissimo tra galassia e galassia, e cedano una parte significativa della loro energia a protoni ed elettroni del plasma, fino a farli sfrecciare alla velocit\u00e0 della luce. Vortici e shock, purtroppo, sono stati osservati molto di rado negli ammassi reali (e mai nelle regioni pi\u00f9 esterne), perch\u00e9 i telescopi attualmente in funzione non hanno sufficiente sensibilit\u00e0. Tuttavia, questi fenomeni sono comunemente \u201cosservati\u201d nelle nostre simulazioni, e sembrano giocare un ruolo fondamentale. Per questo motivo nell&#8217;attesa dei dati chiarificatori che la imminente generazione di radio interferometri produrr\u00e0 (come LOFAR, nel cuore dell&#8217;Olanda, e lo SKA in Sud Africa ed in Australia), gruppi di ricerca come il nostro (vedi immagine sotto) hanno concentrato le loro energie nel descrivere nel modo pi\u00f9 dettagliato possibile l&#8217;evoluzione di onde d&#8217;urto e vortici negli ammassi di galassie. L&#8217;analisi di questi dati \u00e8 appena iniziata, ma da ogni ammasso \u00e8 gi\u00e0 emersa una variet\u00e0 incredibile di vortici, mulinelli e moti caotici, che sarebbe splendido poter vedere un giorno per davvero immortalati da un telescopio reale. Tuttavia, nell&#8217;attesa di quel giorno, useremo questi dati per produrre previsioni di emissioni radio dagli ammassi pi\u00f9 vicini, da confrontare gi\u00e0 ora con le osservazioni esistenti (prodotte per esempio dal Very Large Array, il grande sistema di parabole nel deserto del New Mexico, negli Stati Uniti).<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<figure id=\"attachment_1546\" aria-describedby=\"caption-attachment-1546\" style=\"width: 729px\" class=\"wp-caption aligncenter\"><a href=\"https:\/\/i0.wp.com\/www.astrofili-vittorioveneto.it\/wp-content\/uploads\/2014\/06\/vazza_simulazioni_7.png?ssl=1\"><img data-recalc-dims=\"1\" loading=\"lazy\" decoding=\"async\" data-attachment-id=\"1546\" data-permalink=\"https:\/\/www.astrofili-vittorioveneto.it\/index.php\/2014\/06\/gli-universi-nei-computer\/vazza_simulazioni_7\/\" data-orig-file=\"https:\/\/i0.wp.com\/www.astrofili-vittorioveneto.it\/wp-content\/uploads\/2014\/06\/vazza_simulazioni_7.png?fit=978%2C804&amp;ssl=1\" data-orig-size=\"978,804\" data-comments-opened=\"0\" data-image-meta=\"{&quot;aperture&quot;:&quot;0&quot;,&quot;credit&quot;:&quot;&quot;,&quot;camera&quot;:&quot;&quot;,&quot;caption&quot;:&quot;&quot;,&quot;created_timestamp&quot;:&quot;0&quot;,&quot;copyright&quot;:&quot;&quot;,&quot;focal_length&quot;:&quot;0&quot;,&quot;iso&quot;:&quot;0&quot;,&quot;shutter_speed&quot;:&quot;0&quot;,&quot;title&quot;:&quot;&quot;}\" data-image-title=\"vazza_simulazioni_7\" data-image-description=\"\" data-image-caption=\"&lt;p&gt;la vita turbolenta del plasma di un ammasso in violenta collisione, nelle nuove&lt;br \/&gt;\nsimulazioni ad altissima risoluzione realizzate presso il CINECA (Vazza et al.2010;&lt;br \/&gt;\nhttp:\/\/www.ira.inaf.it\/~vazza\/key_p.html). I colori mostrano la distribuzione del plasma&lt;br \/&gt;\n\u201cfreddo\u201d (&lt;10^7 K, in nero) e \u201ccaldo\u201d (&gt;10^8 K, in bianco) per una regione di 8 milioni di&lt;br \/&gt;\nanni luce di lato, centrata nel centro dell&amp;#8217;ammasso. L&amp;#8217;immensa gamma di moti caotici&lt;br \/&gt;\nprodotta dalla simulazione, deve essere ancora confermata dalle osservazioni ai telescopi&lt;br \/&gt;\nX. Il calcolo ha impiegato in totale 800 mila ore, usando 512 processori.&lt;\/p&gt;\n\" data-medium-file=\"https:\/\/i0.wp.com\/www.astrofili-vittorioveneto.it\/wp-content\/uploads\/2014\/06\/vazza_simulazioni_7.png?fit=729%2C600&amp;ssl=1\" data-large-file=\"https:\/\/i0.wp.com\/www.astrofili-vittorioveneto.it\/wp-content\/uploads\/2014\/06\/vazza_simulazioni_7.png?fit=660%2C543&amp;ssl=1\" class=\"size-medium wp-image-1546\" src=\"https:\/\/i0.wp.com\/www.astrofili-vittorioveneto.it\/wp-content\/uploads\/2014\/06\/vazza_simulazioni_7.png?resize=660%2C543&#038;ssl=1\" alt=\"la vita turbolenta del plasma di un ammasso in violenta collisione, nelle nuove simulazioni ad altissima risoluzione realizzate presso il CINECA (Vazza et al.2010; http:\/\/www.ira.inaf.it\/~vazza\/key_p.html). I colori mostrano la distribuzione del plasma \u201cfreddo\u201d (10^8 K, in bianco) per una regione di 8 milioni di anni luce di lato, centrata nel centro dell'ammasso. L'immensa gamma di moti caotici prodotta dalla simulazione, deve essere ancora confermata dalle osservazioni ai telescopi X. Il calcolo ha impiegato in totale 800 mila ore, usando 512 processori.\" width=\"660\" height=\"543\" srcset=\"https:\/\/i0.wp.com\/www.astrofili-vittorioveneto.it\/wp-content\/uploads\/2014\/06\/vazza_simulazioni_7.png?resize=729%2C600&amp;ssl=1 729w, https:\/\/i0.wp.com\/www.astrofili-vittorioveneto.it\/wp-content\/uploads\/2014\/06\/vazza_simulazioni_7.png?resize=700%2C575&amp;ssl=1 700w, https:\/\/i0.wp.com\/www.astrofili-vittorioveneto.it\/wp-content\/uploads\/2014\/06\/vazza_simulazioni_7.png?w=978&amp;ssl=1 978w\" sizes=\"auto, (max-width: 660px) 100vw, 660px\" \/><\/a><figcaption id=\"caption-attachment-1546\" class=\"wp-caption-text\">la vita turbolenta del plasma di un ammasso in violenta collisione, nelle nuove<br \/>simulazioni ad altissima risoluzione realizzate presso il CINECA (Vazza et al.2010;<br \/>http:\/\/www.ira.inaf.it\/~vazza\/key_p.html). I colori mostrano la distribuzione del plasma<br \/>\u201cfreddo\u201d (&lt;10<sup>7<\/sup> K, in nero) e \u201ccaldo\u201d (&gt;10<sup>8<\/sup> K, in bianco) per una regione di 8 milioni di<br \/>anni luce di lato, centrata nel centro dell&#8217;ammasso. L&#8217;immensa gamma di moti caotici<br \/>prodotta dalla simulazione, deve essere ancora confermata dalle osservazioni ai telescopi<br \/>X. Il calcolo ha impiegato in totale 800 mila ore, usando 512 processori.<\/figcaption><\/figure>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<h4>Il Futuro<\/h4>\n<p>Cosa ci potrebbero riservare le simulazioni del futuro? Alcune previsioni sono abbastanza immediate. Come moltissime altre applicazione tecnologiche avanzate, la mole di dati accessibili alle simulazioni cosmologiche dipende dall&#8217;avanzamento della potenza dei computer disponibili nel mondo. Il progresso della potenza di calcolo segue, ininterrottamente da almeno quarant&#8217;anni un trend regolarissimo, grazie al quale ogni dieci anni diventa fattibile un calcolo cento volte pi\u00f9 grande (in termini di memoria e tempo calcolo) rispetto a dieci anni prima. La rappresentazione grafica di questo andamento \u00e8 mostrata nella figura sottostante). Questo significa, per esempio, che se all&#8217;inizio del 2000 era possibile calcolare l&#8217;evoluzione di cento milioni di particelle in una simulazioni, attualmente se ne possono considerare 10 miliardi, e cos\u00ec via. Questo implica, per esempio, che nel giro di dieci o vent&#8217;anni anche una simulazione grande come il Millennium Run potr\u00e0 riprodurre, in linea di principio, oggetti come la Via Lattea o M31 descrivendole con tante particelle quante sono le stelle realmente presenti in questi sistemi (almeno cento miliardi)!<\/p>\n<figure id=\"attachment_1547\" aria-describedby=\"caption-attachment-1547\" style=\"width: 737px\" class=\"wp-caption alignnone\"><a href=\"https:\/\/i0.wp.com\/www.astrofili-vittorioveneto.it\/wp-content\/uploads\/2014\/06\/vazza_simulazioni_8.png?ssl=1\"><img data-recalc-dims=\"1\" loading=\"lazy\" decoding=\"async\" data-attachment-id=\"1547\" data-permalink=\"https:\/\/www.astrofili-vittorioveneto.it\/index.php\/2014\/06\/gli-universi-nei-computer\/vazza_simulazioni_8\/\" data-orig-file=\"https:\/\/i0.wp.com\/www.astrofili-vittorioveneto.it\/wp-content\/uploads\/2014\/06\/vazza_simulazioni_8.png?fit=957%2C779&amp;ssl=1\" data-orig-size=\"957,779\" data-comments-opened=\"0\" data-image-meta=\"{&quot;aperture&quot;:&quot;0&quot;,&quot;credit&quot;:&quot;&quot;,&quot;camera&quot;:&quot;&quot;,&quot;caption&quot;:&quot;&quot;,&quot;created_timestamp&quot;:&quot;0&quot;,&quot;copyright&quot;:&quot;&quot;,&quot;focal_length&quot;:&quot;0&quot;,&quot;iso&quot;:&quot;0&quot;,&quot;shutter_speed&quot;:&quot;0&quot;,&quot;title&quot;:&quot;&quot;}\" data-image-title=\"vazza_simulazioni_8\" data-image-description=\"\" data-image-caption=\"&lt;p&gt;Rappresentazione della &amp;#8216;Legge di Moore&amp;#8217; applicata alle simulazioni cosmologiche: il numero di particelle accessibile alle simulazioni diventa approsimativamente cento volte pi\u00f9 grande ogni dieci anni. I vari numeri, rappresentano alcune importanti simulazioni pubblicate nel corso degli ultimi quarant&amp;#8217;anni, in funzione del numero di particelle utilizzato (adattato da Springel et al.2005, Nature).&lt;\/p&gt;\n\" data-medium-file=\"https:\/\/i0.wp.com\/www.astrofili-vittorioveneto.it\/wp-content\/uploads\/2014\/06\/vazza_simulazioni_8.png?fit=737%2C600&amp;ssl=1\" data-large-file=\"https:\/\/i0.wp.com\/www.astrofili-vittorioveneto.it\/wp-content\/uploads\/2014\/06\/vazza_simulazioni_8.png?fit=660%2C537&amp;ssl=1\" class=\"size-medium wp-image-1547\" src=\"https:\/\/i0.wp.com\/www.astrofili-vittorioveneto.it\/wp-content\/uploads\/2014\/06\/vazza_simulazioni_8.png?resize=660%2C537&#038;ssl=1\" alt=\"Rappresentazione della 'Legge di Moore' applicata alle simulazioni cosmologiche: il numero di particelle accessibile alle simulazioni diventa approsimativamente cento volte pi\u00f9 grande ogni dieci anni. I vari numeri, rappresentano alcune importanti simulazioni pubblicate nel corso degli ultimi quarant'anni, in funzione del numero di particelle utilizzato (adattato da Springel et al.2005, Nature).\" width=\"660\" height=\"537\" srcset=\"https:\/\/i0.wp.com\/www.astrofili-vittorioveneto.it\/wp-content\/uploads\/2014\/06\/vazza_simulazioni_8.png?resize=737%2C600&amp;ssl=1 737w, https:\/\/i0.wp.com\/www.astrofili-vittorioveneto.it\/wp-content\/uploads\/2014\/06\/vazza_simulazioni_8.png?resize=700%2C569&amp;ssl=1 700w, https:\/\/i0.wp.com\/www.astrofili-vittorioveneto.it\/wp-content\/uploads\/2014\/06\/vazza_simulazioni_8.png?w=957&amp;ssl=1 957w\" sizes=\"auto, (max-width: 660px) 100vw, 660px\" \/><\/a><figcaption id=\"caption-attachment-1547\" class=\"wp-caption-text\">Rappresentazione della &#8216;Legge di Moore&#8217; applicata alle simulazioni cosmologiche: il numero di particelle accessibile alle simulazioni diventa approsimativamente cento volte pi\u00f9 grande ogni dieci anni. I vari numeri, rappresentano alcune importanti simulazioni pubblicate nel corso degli ultimi quarant&#8217;anni, in funzione del numero di particelle utilizzato (adattato da Springel et al.2005, Nature).<\/figcaption><\/figure>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>Non \u00e8 tuttavia scontato che, quando ci sar\u00e0 la potenza di calcolo necessaria, conosceremo davvero anche tutta la fisica necessaria per descrivere una galassia in modo realistico! E&#8217; infatti scontato ricordare che i computer da soli sanno soltanto eseguire delle istruzioni che un essere umano, che conosce alcune leggi della fisica in questo caso, ha impartito loro. Al momento, nessun astronomo conosce veramente la complessa catena di eventi che, dopo qualche centinaia di anni dopo il Big Bang, ha cominciato a raggruppare il plasma cosmico primordiale facendone prima stelle, poi galassie ed infine ammassi di galassie: questa catena di eventi, con tutte le sue variabili nascoste ancora da scoprire, \u00e8 ancora in parte sconosciuta. Lo \u00e8 tuttavia infinitamente di meno rispetto a un centinaio di anni fa, parzialmente anche grazie all&#8217;oscuro lavorio di stringe di bytes nei computer di mezzo mondo, che incessantemente cercano di dare una forma intellegibile a tutte le immagini, spesso prodigiose e commoventi, che l&#8217;astronomia osservativa produce di continuo.<\/p>\n<p>(rielaborato da \u201cL&#8217;Universo nei Computer\u201d di F.Vazza, Le Stelle 01\/2011)<\/p>\n<p>Versione <a href=\"https:\/\/www.astrofili-vittorioveneto.it\/?p=1555\" target=\"_blank\">PDF qui <\/a><\/p>\n<h4>Links<\/h4>\n<p>http:\/\/www.youtube.com\/user\/cosmofra collezione di simulazioni dello scrivente!<br \/>\nhttp:\/\/www.mpa-garching.mpg.de\/galform\/virgo\/millennium\/<br \/>\nhttp:\/\/astro.ft.uam.es\/marenostrum\/index.html mare nosrum<br \/>\nhttp:\/\/www.ifa.hawaii.edu\/faculty\/barnes\/transform.html barnes<br \/>\nhttp:\/\/irfu.cea.fr\/Projets\/Site_ramses\/Movies.html ramses<br \/>\nhttp:\/\/astro-staff.uibk.ac.at\/~hydroskiteam\/index.htm inssbruck<br \/>\nhttp:\/\/www.mpa-garching.mpg.de\/Virgo\/hubble.html#intro hubble volume simulations<br \/>\nhttp:\/\/burro.cwru.edu\/JavaLab\/GalCrashWeb\/ applet Java per simulare inerattivamente la collisione tra galassie<br \/>\nhttp:\/\/data.cineca.it\/<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Viaggio (virtuale) nel mondo delle simulazioni cosmologiche. Franco Vazza &#8211; Osservatorio Astronomico di Amburgo Non esiste praticamente branca della moderna scienza nel quale le simulazioni numeriche non rivestano un ruolo importante o addirittura preponderante. Dalla chimica alla biologia, dall&#8217;ingegneria agli studi economici: dovunque c&#8217;\u00e8 la necessit\u00e0 di studiare l&#8217;evoluzione di &#8230;<\/p>\n","protected":false},"author":6,"featured_media":1538,"comment_status":"closed","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_jetpack_memberships_contains_paid_content":false,"footnotes":""},"categories":[57],"tags":[144,123],"class_list":["post-1534","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-documenti","tag-galassie","tag-simulazione","column","threecol","has-thumbnail"],"jetpack_featured_media_url":"https:\/\/i0.wp.com\/www.astrofili-vittorioveneto.it\/wp-content\/uploads\/2014\/06\/vazza_simulazioni_1.png?fit=1230%2C425&ssl=1","jetpack_sharing_enabled":true,"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.astrofili-vittorioveneto.it\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1534","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.astrofili-vittorioveneto.it\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.astrofili-vittorioveneto.it\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.astrofili-vittorioveneto.it\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/users\/6"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.astrofili-vittorioveneto.it\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=1534"}],"version-history":[{"count":20,"href":"https:\/\/www.astrofili-vittorioveneto.it\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1534\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":1569,"href":"https:\/\/www.astrofili-vittorioveneto.it\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1534\/revisions\/1569"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.astrofili-vittorioveneto.it\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/media\/1538"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.astrofili-vittorioveneto.it\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=1534"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.astrofili-vittorioveneto.it\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=1534"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.astrofili-vittorioveneto.it\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=1534"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}