Sintesi del progetto
Il progetto utilizza simulazioni numeriche avanzate per la valutazione delle ipotesi relative alla natura della materia oscura e a come esse possano influenzare la formazione e l’evoluzione delle galassie. Attraverso simulazioni cosmologiche complete, che includono sia la componente di materia ordinaria visibile che i più promettenti candidati di materia oscura, è infatti possibile confrontare scenari alternativi e valutarne gli effetti sulla formazione delle strutture cosmiche e sulle proprietà degli aloni galattici.
Obiettivo
Testare diversi modelli teorici di materia oscura e verificare quali riproducono meglio le proprietà delle galassie osservate, come la distribuzione di massa, la struttura interna e il numero di galassie satelliti.
Problemi e necessità
La materia oscura non è osservabile direttamente, ma domina la dinamica dell’Universo. Distinguere tra modelli alternativi richiede simulazioni estremamente dettagliate, capaci di collegare le ipotesi teoriche a segnali misurabili nelle galassie reali. Questo tipo di analisi non è quindi possibile senza un uso intensivo di risorse HPC.
Soluzioni sviluppate
Il progetto ha prodotto simulazioni su più scale e a diverse risoluzioni, prevedendo scenari di materia oscura “fredda” (Cold Dark Matter – CDM), “calda” (Warm Dark Matter – WDM) e di interazione tra le diverse particelle candidate di materia oscura. L’uso di modelli fisici coerenti per gas e stelle consente di isolare l’effetto della materia oscura sulla formazione delle strutture cosmiche.
Impatti
Le simulazioni AIDA-TNG forniscono un dataset indispensabile per confrontare teoria e osservazioni e per identificare segnali che permettano di distinguere tra scenari differenti di candidati per la materia oscura. Le mappe generate mostrano differenze morfologiche e dinamiche che possono essere misurate con strumenti osservativi attuali e futuri, contribuendo al progresso della cosmologia sperimentale. I risultati possono inoltre essere utilizzati per testare previsioni riguardanti la struttura degli aloni galattici, la distribuzione di stelle e gas e la popolazione di satelliti. Le visualizzazioni prodotte sono utili per la comunicazione scientifica e per supportare analisi in campi interdisciplinari all’intersezione tre Astrofisica, data science e HPC.
Settori di applicazione
Il progetto fornisce uno strumento di grande utilità per la comunità Cosmologica, per gli scienziati che si occupano di materia oscura, per chi studia la formazione delle galassie e per i gruppi che sviluppano modelli di struttura su piccola scala. Le metodologie possono essere inoltre replicate in altri progetti che combinano fisica complessa e simulazioni HPC e possono supportare future missioni osservative dedicate allo studio della materia oscura.
