El mes pasado, un equipo de investigadores puso a trabajar al que en ese momento era el supercomputador más rápido del mundo para abordar una gran incógnita: la naturaleza de la materia atómica y oscura del universo.
El supercomputador se llama Frontier, y recientemente un equipo de científicos lo utilizó para realizar la simulación astrofísica más grande del universo hasta ahora. El tamaño de esta simulación corresponde a los datos obtenidos por observatorios con telescopios de gran alcance, algo que antes no era posible. Los cálculos detrás de estas simulaciones establecen una nueva base para entender la composición de la materia del universo, desde todo lo que podemos observar hasta aquello que es invisible y solo interactúa con la materia común a través de la gravedad.
¿Qué calculó exactamente el supercomputador Frontier?
Frontier es un supercomputador de clase exaescala, capaz de realizar un quintillón (mil millones de billones) de cálculos por segundo. Es decir, una máquina de alto rendimiento diseñada para la titánica tarea de simular la física y la evolución del universo conocido y desconocido.
“Si queremos entender qué sucede en el universo, necesitamos simular tanto la gravedad como toda la física involucrada, incluyendo el gas caliente, la formación de estrellas, agujeros negros y galaxias,” explicó Salman Habib, director de la división de ciencias computacionales del Laboratorio Nacional Argonne, en un comunicado del Laboratorio Nacional Oak Ridge. “Es como un ‘cajón de sastre’ astrofísico.”
La materia que conocemos, es decir, lo que podemos observar —desde agujeros negros hasta nubes moleculares, planetas y lunas—, representa solo el 5% del contenido del universo, según el CERN. Una porción mucho mayor se infiere únicamente por los efectos gravitacionales que tiene sobre la materia visible (o atómica). A este componente invisible se le llama materia oscura, un término general que engloba partículas y objetos responsables de aproximadamente el 27% del universo. El 68% restante corresponde a la energía oscura, que impulsa la acelerada expansión del universo.
¿Cómo cambia Frontier nuestra comprensión del universo?
“Si quisiéramos simular una gran porción del universo observada por telescopios como el Observatorio Rubin en Chile, estaríamos analizando enormes intervalos de tiempo: miles de millones de años de expansión,” señaló Habib. “Hasta hace poco, ni siquiera podíamos imaginar realizar simulaciones tan grandes excepto con aproximaciones que solo consideraban la gravedad.”
En la imagen superior, la izquierda muestra la evolución del universo en expansión durante miles de millones de años en una región con cúmulos de galaxias. A la derecha se observa la formación y movimiento de galaxias con el tiempo en una sección de esa misma imagen.
“No se trata solo del tamaño físico del dominio simulado, que es crucial para compararlo con las observaciones modernas gracias a la computación exaescala,” explicó Bronson Messer, director de ciencia en las instalaciones de liderazgo computacional de Oak Ridge, en un comunicado. “También incluye el realismo físico adicional al integrar bariones y otras dinámicas físicas, haciendo de esta simulación una verdadera obra maestra de Frontier.”
Frontier ya no es el supercomputador más rápido del mundo
Frontier es uno de varios supercomputadores exaescala utilizados por el Departamento de Energía de los Estados Unidos y cuenta con más de 9,400 CPUs y más de 37,000 GPUs. Está ubicado en el Laboratorio Nacional Oak Ridge, aunque las simulaciones recientes fueron realizadas por investigadores de Argonne.
Los resultados obtenidos por Frontier fueron posibles gracias a su código, el Hardware/Hybrid Accelerated Cosmology Code (HACC), desarrollado hace 15 años y actualizado como parte del Proyecto de Computación Exaescala del DOE, que tuvo un presupuesto de $1.8 mil millones y duró ocho años, finalizando este año.
Los resultados de las simulaciones se anunciaron el mes pasado, cuando Frontier aún era el supercomputador más rápido del mundo. Sin embargo, poco después, Frontier fue superado por el supercomputador El Capitan, que ahora ocupa el primer lugar con una velocidad de 1.742 quintillones de cálculos por segundo y un rendimiento máximo de 2.79 quintillones de cálculos por segundo, según un comunicado del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore.
Vía | El supercomputador Frontier desentraña los secretos de la materia oscura – Tecnología con Juancho
