El Universo digital acaba de superar un umbral sin precedentes. A principios de noviembre, investigadores del Laboratorio Nacional de Argonne, apoyados por el Departamento de Energ铆a de los Estados Unidos, utilizaron Frontier, la supercomputadora m谩s r谩pida del mundo, para llevar a cabo una simulaci贸n cosmol贸gica de una magnitud nunca antes vista.
La simulaci贸n muestra la evoluci贸n de regiones del Universo que albergan inmensos c煤mulos de galaxias, con temperaturas que alcanzan varios millones de grados Kelvin.
Cr茅dito: Argonne National Laboratory, U.S. Dept of Energy
Con la ayuda de Frontier, ubicada en el Laboratorio Nacional de Oak Ridge, el equipo estableci贸 un r茅cord al simular la evoluci贸n de gases, estrellas y galaxias durante miles de millones de a帽os. Esta haza帽a combina dos aspectos fundamentales de la f铆sica: la materia convencional y la materia oscura, cuya interacci贸n gravitacional fue calculada a una escala nunca alcanzada. Los resultados permiten comparar directamente estos modelos con observaciones derivadas de telescopios gigantes como el Rubin Observatory.
Seg煤n Salman Habib, jefe del proyecto y director de ciencias computacionales en Argonne, estas simulaciones cosmol贸gicas requieren modelar un "c贸ctel completo" de efectos f铆sicos. Esto incluye la gravedad, la din谩mica de los gases calientes y la formaci贸n de estructuras complejas como los agujeros negros. Hasta hace poco, tales simulaciones eran inaccesibles debido a las limitaciones de los c谩lculos convencionales.
Para hacerlo posible, el c贸digo utilizado, HACC (Hybrid Accelerated Cosmology Code), fue profundamente optimizado. Dise帽ado originalmente para supercomputadoras de generaciones anteriores, fue reformulado en el marco del proyecto ExaSky para aprovechar la potencia de las GPU modernas. Resultado: una ejecuci贸n 300 veces m谩s r谩pida que las pruebas anteriores realizadas en Titan, el antiguo l铆der de las supercomputadoras.
Gracias a los 9,000 nodos de c谩lculo y los procesadores AMD Instinct MI250X de Frontier, se logr贸 simular grandes vol煤menes astron贸micos, ofreciendo una visi贸n ultradetallada de la evoluci贸n c贸smica. Estas simulaciones no solo se limitan al tama帽o, sino que tambi茅n incluyen detalles f铆sicos cruciales, como el comportamiento de los bariones y la influencia de los agujeros negros supermasivos.
Bronson Messer, director cient铆fico de la Oak Ridge Leadership Computing Facility, destaca que este avance es tanto una haza帽a t茅cnica como un salto cient铆fico. Acerca los modelos te贸ricos a la realidad observada, abriendo nuevas perspectivas para analizar los datos de los observatorios.
El proyecto tambi茅n se benefici贸 de las infraestructuras de los laboratorios Lawrence Berkeley y Argonne, donde se probaron versiones preliminares de HACC. Estos trabajos marcan un hito hacia una era en la que la simulaci贸n num茅rica del Universo rivaliza con la complejidad del Universo real.