p A matéria visível constitui apenas 16% da massa total do universo. Pouco se sabe sobre a natureza do resto dessa massa, que se refere como matéria escura. Ainda mais surpreendente é o fato de que a massa total do universo representa apenas 30% de sua energia. O resto é energia escura, que é totalmente desconhecido, mas é responsável pela expansão acelerada do universo. p Para saber mais sobre matéria escura e energia escura, astrofísicos usam pesquisas em grande escala do universo ou estudos detalhados das propriedades das galáxias. Mas eles só podem interpretar suas observações comparando-as com previsões feitas por modelos teóricos de matéria escura e energia escura. Mas essas simulações levam dezenas de milhões de horas de computação em supercomputadores.

p A colaboração Extreme-Horizon foi capaz de executar uma simulação da evolução das estruturas cósmicas desde os primeiros momentos após o Big Bang até os dias atuais, no supercomputador Joliot-Curie, que oferece poder de computação de 22 petaflops (22 x 10 ¹⁵ operações de ponto flutuante por segundo). O volume de dados numéricos processados ​​excedeu 3 TB (10 ¹² bytes) em cada etapa do cálculo, justificar o uso de novas técnicas de escrita (código RAMSES com refinamento adaptativo de malhas) e leitura dos dados de simulação.

p Cosmologia:corrigindo os dados da floresta Lyman-α

p O primeiro resultado da simulação diz respeito à interpretação de grandes estruturas do universo distante:nuvens de hidrogênio intergalácticas. Os astrofísicos detectam isso medindo a absorção de luz dos quasares, extremamente luminosos devido à presença de um buraco negro supermassivo que atrai matéria em seu disco de acreção. Cada uma das nuvens ao longo da linha de visão produz uma linha de absorção (Lyman-α) com um desvio para o vermelho específico, devido à expansão do universo. Todas essas linhas formam uma floresta densa, revelando a distribuição unidimensional das nuvens de hidrogênio, e, portanto, da matéria, em distâncias entre 10 e 12 bilhões de anos-luz (ly).

p Contudo, muitos buracos negros entre esses quasares e nós expelem uma quantidade considerável de energia para o meio intergaláctico, mudando seu estado térmico e as propriedades da floresta Lyman-α. O modelo físico usado na simulação Extreme-Horizon descreve em detalhes esse feedback, que influencia as estimativas dos parâmetros cosmológicos em vários por cento. O fator de correção calculado será vital, particularmente para o experimento DESI (Dark Energy Spectroscopic Instrument) em construção no Arizona (EUA), porque o viés pode exceder 5%, enquanto a precisão do alvo é de 1%.

p Galáxias massivas ultracompactas formadas como uma colmeia

p A alta resolução da simulação Extreme-Horizon em regiões de baixa densidade significa que ela foi capaz de descrever a acumulação de gás frio por galáxias e a formação de galáxias massivas ultracompactas quando o universo tinha apenas 2 a 3 bilhões de anos. Essas galáxias atípicas, recentemente observado com o radiotelescópio Alma (Atacama Large Millimeter / Submillimeter Array) no Chile, são formados pelo rápido agrupamento de muitas galáxias muito pequenas. Só foi possível identificar este método de crescimento 'colmeia' por causa da resolução excepcional do Extreme-Horizon.

p Grande desafio no supercomputador Joliot-Curie

p Projetado pela empresa Atos para GENCI (o centro de computação de alto desempenho francês), o supercomputador Joliot-Curie, com base na arquitetura BullSequana da Atos, atingiu um pico de potência de computação de 22 petaflops em 2020.

p Os grandes desafios são simulações e cálculos excepcionais realizados durante o período do Grande Desafio, que segue a instalação de uma nova partição do computador. Este período de três meses oferece uma oportunidade única para um pequeno número de usuários acessar uma grande parte dos recursos da máquina. Eles se beneficiam do suporte das equipes do TGCC e do fabricante, trabalhando juntos para otimizar a operação do computador durante esta fase de inicialização.