VAI AL VIDEO: Dall'universo primordiale ai nostri giorni, ecco come andò

Una nuova simulazione dell'evoluzione dell'universo che ne riproduce le caratteristiche alle diverse scale dimensionali è stata realizzata da un gruppo di ricercatori guidato da Mark Vogelsberger del Massachusetts Institute of Technology che firmano un articolo sulla rivista “Nature”. Denominata "Illustris", la simulazione inizia 12 milioni di anni dopo il big bang e ricostruisce circa 13 miliardi di anni di evoluzione cosmica, prevedendo correttamente la presenza sia di galassie a spirale sia di galassie ellittiche. Si tratta di un notevole progresso rispetto al passato soprattutto per quanto riguarda le diverse popolazioni di galassie osservabili e il loro contenuto di gas e di metalli.

L'attuale modello standard della cosmologia riesce a ricostruire l'evoluzione dell'universo fino a descriverne la struttura attuale in buon accordo con la distribuzione della materia che si ricava dalle osservazioni astronomiche. Le simulazioni al computer tuttavia si sono sempre trovate di fronte a difficoltà enormi, dovute alle differenze di scale dimensionali dei processi fisici che plasmano le galassie e le strutture più grandi.

Per ottenere un modello della struttura dell'intero universo, infatti, bisogna studiare una porzione di spazio con un diametro di almeno 100 milioni di parsec (cioè circa 326 milioni di anni luce) mentre la scala a cui avvengono i processi che danno origine alle stelle sono dell'ordine del parsec. Se si considerano poi le dimensioni del disco di accrescimento di un buco nero, le scale dimensionali si riducono ancora di più.

Grazie ai recenti successi nell'incremento della potenza dei supercomputer e a nuovi algoritmi di calcolo, la simulazione di Vogelsberger e colleghi è riuscita a prevedere la distribuzione su larga scala di gas, galassie e materia oscura, fornendo anche i dettagli della forma e della composizione delle singole galassie.

Inoltre, rispetto alle precedenti simulazioni, che avevano grandi difficoltà a prevedere la distribuzione di elementi più pesanti dell'idrogeno e dell'elio contenuti nelle stelle così com'è misurata sperimentalmente, il modello riproduce questo dato non solo per l'universo nel suo insieme, ma anche per le singole galassie, in funzione della loro massa stellare, e per le dense nubi di gas.

Per quanto raffinata, la nuova simulazione non è comunque perfetta: non riesce a prevedere, per esempio, la formazione di oggetti cosmologici rari come i potenti buchi neri presenti nell'universo primordiale, mentre il livello di dettaglio che raggiunge non è sufficiente per studiare le galassie più deboli che circondano la Via Lattea. Infine, come molte altre simulazioni, all'interno della galassie meno massicce, prevede tempi di formazione delle stelle più brevi di quelli che si misurano nell'universo reale. Sono questi tre possibili ambiti di miglioramento a cui puntano già gli autori dello studio.