Calcolare il settore oscuro del nostro universo
Le simulazioni numeriche sono strumenti efficienti che forniscono previsioni solide per risolvere problemi cosmologici, compresa la nascita e la crescita di oggetti astrofisici. Queste stime di come si evolvono vari processi fisici, una volta confrontati alle osservazioni presenti e future, possono contribuire a valutare i principali parametri cosmologici. Le risorse computazionali disponibili permettono lo studio di una moltitudine di processi astrofisici nell'universo osservabile. Il 95 % dell'energia del nostro universo però proviene da due componenti di natura ancora sconosciuta. L'energia oscura e la materia oscura erano al centro del progetto COSMOTOOLKIT ("Computing in the dark sector: a Cactus toolkit for modified-gravity cosmologies"). Il progetto COSMOTOOLKIT era dedicato ad ampliare il toolkit Einstein accessibile liberamente per l'uso nella cosmologia numerica. Questo toolkit, sviluppato da ricercatori di tutto il mondo, associa una serie di strumenti necessari per simulare i buchi neri, le stelle collassate e altri oggetti compatti. I ricercatori di COSMOTOOLKIT hanno sviluppato una serie di nuovi strumenti software e librerie che permettono scienza nuova. In particolare, sono state incorporate tecniche numeriche per l'evoluzione dei fluidi come polvere cosmica e campi gravitazionali scalari. Accanto a simulazioni di regioni più grandi di un paio di gigaparsec, la base computazionale è stata adattata per permettere i primi modelli in 3D del nostro universo. È stato anche fatto il lavoro preliminare per sostenre gli sforzi teorici volti a definire i segnali dell'onda gravitazionale. Parallelamente sono state studiate l'esistenza e l'unicità delle soluzioni per le equazioni di campo di Einstein su spazio-tempi periodici. Sebbene si fossero cercate soluzioni per mezzo secolo, il progetto COSMOTOOLKIT è stato il primo a svelare il comportamento completo dei reticoli periodici dei buchi neri. La ricca fenomenologia è stata descritta mediante simulazioni numeriche per i reticoli in espansione. Il portale online "The black-hole-lattice lab" è stato creato per condividere i nuovi codici e modellare in modo realistico i fenomeni cosmologici. Servirà anche come deposito di informazioni sui buchi neri e come posto per gli scienziati per incontrarsi e discutere. Una stretta collaborazione è stata fruttuosa per il progetto COSMOTOOLKIT e sarà necessaria per l'ottimizzazione dei metodi numerici.
Parole chiave
Cosmologia, software, energia oscura, simulazioni, universo, buchi neri, librerie, segnali dell'onda gravitazionale
