El superordenador Frontier ha realizado cálculos que establecen una nueva base para simular la física convencional del universo, así como los enigmáticos comportamientos y propiedades de la materia oscura

El mes pasado, un equipo de investigadores puso al que entonces era el superordenador más rápido del mundo a trabajar en un gran enigma: la naturaleza de la materia atómica y la materia oscura del universo.

El superordenador se llama Frontier; recientemente, un equipo de investigadores lo utilizó para ejecutar la simulación astrofísica del universo más grande hasta la fecha. El tamaño de la simulación corresponde a encuestas realizadas por grandes observatorios de telescopios, algo que hasta ahora no había sido posible. Los cálculos que sustentan estas simulaciones proporcionan una nueva base para simulaciones cosmológicas del contenido material del universo, desde lo que podemos ver hasta lo que interactúa con la materia ordinaria solo a través de la gravedad.

¿Qué calculó exactamente el superordenador Frontier?

Frontier es un superordenador de clase exaescala, capaz de realizar un quintillón (un billón de billones) de cálculos por segundo. En otras palabras, una máquina potenciada y digna de la vasta tarea de simular la física y evolución tanto del universo conocido como del desconocido.

“Si queremos saber qué está haciendo el universo, necesitamos simular ambas cosas: la gravedad, así como toda la otra física, incluyendo gases calientes y la formación de estrellas, agujeros negros y galaxias”, dijo Salman Habib, director de la división de ciencias computacionales del Laboratorio Nacional de Argonne, en un comunicado del Laboratorio Nacional de Oak Ridge. “Es como el ‘fregadero astrofísico’ por así decirlo”.

La materia que conocemos —lo que podemos ver, desde agujeros negros hasta nubes moleculares, planetas y lunas— solo representa aproximadamente el 5% del contenido del universo, según el CERN. Una porción mucho más grande del universo solo se infiere a partir de los efectos gravitatorios que parece tener sobre la materia visible (o atómica). Esa porción invisible se llama materia oscura, un término general para un número de partículas y objetos que podrían ser responsables de aproximadamente el 27% del universo. El 68% restante de la composición del universo se atribuye a la energía oscura, responsable de la aceleración de la expansión del universo.

¿Cómo cambia Frontier nuestra comprensión del universo?

“Si quisiéramos simular una gran porción del universo examinada por uno de los grandes telescopios como el Observatorio Rubin en Chile, estaríamos hablando de analizar enormes lapsos de tiempo: miles de millones de años de expansión”, dijo Habib. “Hasta hace poco, ni siquiera podíamos imaginar realizar una simulación tan grande excepto con una aproximación solo de gravedad”.

En el gráfico superior, la imagen de la izquierda muestra la evolución del universo en expansión durante miles de millones de años en una región que contiene un cúmulo de galaxias, y la imagen de la derecha muestra la formación y movimiento de galaxias a lo largo del tiempo en una sección de esa imagen.

“No es solo el tamaño físico del dominio, que es necesario para hacer comparaciones directas con observaciones modernas de encuestas habilitadas por la computación exaescala”, dijo Bronson Messer, director de ciencia de la Instalación de Computación de Liderazgo de Oak Ridge, en un comunicado del laboratorio. “También es el realismo físico adicional al incluir bariones y toda la dinámica física que hace de esta simulación una verdadera obra maestra para Frontier”.

Frontier ya no es el superordenador más rápido del mundo

Frontier es uno de varios superordenadores exaescala utilizados por el Departamento de Energía, y cuenta con más de 9,400 CPUs y más de 37,000 GPUs. Está ubicado en el Laboratorio Nacional de Oak Ridge, aunque las simulaciones recientes fueron realizadas por investigadores de Argonne.

Los resultados de Frontier fueron posibles gracias a su código, el Hardware/Hybrid Accelerated Cosmology Code (o HACC). El código, de quince años de antigüedad, fue actualizado como parte del proyecto de computación exaescala del Departamento de Energía de $1.8 mil millones, que concluyó este año.

Los resultados de las simulaciones se anunciaron el mes pasado, cuando Frontier todavía era el superordenador más rápido del mundo. Pero poco después, Frontier fue superado por el superordenador El Capitan como el más rápido del mundo. El Capitan está verificado en 1.742 quintillones de cálculos por segundo, con un rendimiento máximo total de 2.79 quintillones de cálculos por segundo, según un comunicado del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore.

Fuente: es.gizmodo.com