Simulazioni

Credit: F. Governato and T. Quinn (Univ. of Washington), A. Brooks (Univ. of Wisconsin, Madison), and J. Wadsley (McMaster Univ.).

Umby

Quando guardiamo il cielo ad occhio nudo vediamo solo alcune centinaia di stelle, forse un migliaio o due se abbiamo la fortuna di osservare da un cielo limpido e scuro.
Ma eccezion fatta per le due Nubi di Magellano (emisfero sud) e la Grande Nebulosa di Andromeda, nessun oggetto extragalattico è visibile. Però oggi abbiamo i telescopi, abbiamo in orbita il telescopio spaziale Hubble che tra qualche anno sarà sostituito dal Webb Space Telescope, che ci restituiscono fantastiche immagini di lontane galassie spettacolari: la Sombrero, la Girandola, la stessa Galassia di Andromeda, solo per citare alcune delle decine di migliaia catalogate, tutte belle e ognuna diversa dalle altre. Queste però sono solo istantanee come quelle che collezioniamo nei nostri cassetti dei nostri genitori,  dei nostri figli, oppure più semplicemente di noi stessi.
Oggi abbiamo anche il cinema, la televisione, che ci mostrano il movimento concreto delle cose quasi come se fossero vive, vere. Quindi come nascono le galassie? Sappiamo come è nato l’Universo, come nascono le stelle, ma le galassie, quelle bellissime girandole del cielo, come possiamo vederne la nascita e l’evoluzione, ben consci del fatto che non possiamo osservare una scena lunga ben oltre la nostra percezione?
Con un’altra invenzione del genere umano: il calcolatore.

Qui sopra vediamo una stupenda simulazione che mostra il presumibile  sviluppo di una galassia nell’arco di circa 13,5 miliardi di anni in un universo dominato dall’energia oscura e dalla materia oscura in uno spazio di 300000 anni luce.
La simulazione è stata ottenuta col supercomputer Pleiades, un mostro da oltre 1,2 Pflop/s 1 e 23552 processori,  che ha richiesto ben un milione di ore di calcolo.

A confronto il misero Z80 da 4,77 Mhz della metà degli anni ’80 con cui ho iniziato le mie esperienze informatiche era davvero ben poca cosa. Eppure anche quel trabiccolo poteva fare il suo. In fondo l’algoritmo di base era lo stesso della simulazione qui sopra: il problema degli n-corpi.
Infatti uno dei programmi che feci girare sul mio MSX fu proprio un simulatore di galassie in collisione originariamente scritto da M. C. Schroeder e  Neil F. Comins che apparve sul numero del dicembre 1988 di Astronomy Magazine.
Il programma in linguaggio interpretato Basic, ripubblicato anche su una rivista italiana, andava rivisto per ognuno dei centinaia particolari dialetti del linguaggio esistenti, tutti prettamente incompatibili fra loro coi loro diversi standard di allocazione della memoria 2, delle periferiche, dei sistemi di archiviazione di massa, spesso registratori a cassette.
La mia versione è orma perduta ma sono riuscito lo stesso a rintracciarne una simile qui: galaxy.bas.

Spesso crediamo che solo mostri da miliardi di operazioni al secondo possono compiere queste simulazioni. Questo è vero se si vogliono ottenere delle simulazioni particolarmente accurate come quella qui sopra ma anche i personal computer che usiamo tutti giorni per leggere la posta elettronica e sbirciare Facebook possono fare moltissimo per ottenere risultati altrettanto interessanti.


Note:

  1. Un Petaflop corrisponde a un milione di miliardi di operazioni in virgola mobile al secondo.
  2. All’epoca era prassi abbastanza comune sfruttare ogni singola cella di memoria, anche quella allocata su RAM dal sistema operativo (rigorosamente su ROM) per accedere a caratteristiche non ufficiali dei computer attravero le istruzioni peek() – lettura – e poke() – scrittura.
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Umberto Genovese

Autodidatta in tutto - o quasi, e curioso di tutto - o quasi. L'astronomia è una delle sue più grandi passioni. Purtroppo una malattia invalidante che lo ha colpito da adulto limita i suoi propositi ma non frena il suo spirito e la sua curiosità. Ha creato il Blog Il Poliedrico nel 2010 e successivamente il Progetto Drake (un polo di aggregazione di informazioni, articoli e link sulla celebre equazione di Frank Drake e proposto al l 4° Congresso IAA (International Academy of Astronautics) “Cercando tracce di vita nell’Universo” (2012, San Marino)) e collabora saltuariamente con varie riviste di astronomia. Definisce sé stesso "Cercatore".

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