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    Comprender el universo oscuro y la formación de galaxias primordiales

    Crédito:CC0 Public Domain

    La materia visible constituye solo el 16% de la masa total del universo. Poco se sabe sobre la naturaleza del resto de esa masa, que se conoce como materia oscura. Aún más sorprendente es el hecho de que la masa total del universo representa solo el 30% de su energía. El resto es energía oscura que es totalmente desconocido pero es responsable de la expansión acelerada del universo.

    Para obtener más información sobre la materia oscura y la energía oscura, Los astrofísicos utilizan estudios a gran escala del universo o estudios detallados de las propiedades de las galaxias. Pero solo pueden interpretar sus observaciones comparándolas con las predicciones de modelos teóricos de materia oscura y energía oscura. Pero estas simulaciones toman decenas de millones de horas de computación en supercomputadoras.

    La colaboración Extreme-Horizon pudo ejecutar una simulación de la evolución de las estructuras cósmicas desde los primeros momentos después del Big Bang hasta la actualidad. en la supercomputadora Joliot-Curie, que ofrece una potencia de cálculo de 22 petaflops (22 x 10 15 operaciones de coma flotante por segundo). El volumen de datos numéricos procesados ​​superó los 3 TB (10 12 bytes) en cada paso del cálculo, justificando el uso de nuevas técnicas de escritura (código RAMSES con refinamiento de malla adaptativa) y lectura de los datos de simulación.

    Cosmología:corrigiendo los datos del bosque Lyman-α

    El primer resultado de la simulación se refiere a la interpretación de grandes estructuras del universo distante:nubes de hidrógeno intergalácticas. Los astrofísicos los detectan midiendo la absorción de luz de los cuásares, que son extremadamente luminosos debido a la presencia de un agujero negro supermasivo que atrae materia en su disco de acreción. Cada una de las nubes a lo largo de la línea de visión produce una línea de absorción (Lyman-α) con un corrimiento al rojo específico, debido a la expansión del universo. Todas estas líneas forman un bosque denso, revelando la distribución unidimensional de las nubes de hidrógeno, y por tanto de materia, a distancias entre 10 y 12 mil millones de años luz (antes).

    Sin embargo, muchos agujeros negros entre estos cuásares y nosotros expulsan una cantidad considerable de energía al medio intergaláctico, cambiando su estado térmico y las propiedades del bosque Lyman-α. El modelo físico utilizado en la simulación Extreme-Horizon describe en detalle esta retroalimentación, lo que sesga las estimaciones de los parámetros cosmológicos en varios porcentajes. El factor de corrección calculado será vital, particularmente para el experimento DESI (Dark Energy Spectroscopic Instrument) en construcción en Arizona (EE. UU.), porque el sesgo puede superar el 5%, mientras que la precisión objetivo es del 1%.

    Galaxias masivas ultracompactas formadas como una colmena

    La alta resolución de la simulación de Horizonte Extremo en regiones de baja densidad significó que fue capaz de describir la acumulación de gas frío por las galaxias y la formación de galaxias masivas ultracompactas cuando el universo tenía solo 2 a 3 mil millones de años. Estas galaxias atípicas, observado recientemente con el radiotelescopio Alma (Atacama Large Millimeter / Submillimeter Array) en Chile, están formados por la rápida agrupación de muchas galaxias muy pequeñas. Solo fue posible identificar este método de crecimiento de "colmena" debido a la resolución excepcional de Extreme-Horizon.

    Gran desafío en la supercomputadora Joliot-Curie

    Diseñado por la empresa Atos para GENCI (el centro informático francés de alto rendimiento), la supercomputadora Joliot-Curie, basado en la arquitectura BullSequana de Atos, alcanzó una potencia informática máxima de 22 petaflops en 2020.

    Los grandes desafíos son simulaciones y cálculos excepcionales llevados a cabo durante el período del Gran Desafío que sigue a la instalación de una nueva partición de computadora. Este período de tres meses brinda una oportunidad única para que un pequeño número de usuarios acceda a una gran parte de los recursos de la máquina. Se benefician del apoyo de los equipos de TGCC y del fabricante, trabajando juntos para optimizar el funcionamiento de la computadora durante esta fase de inicio.


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