Uno de los éxitos del modelo universeCDM del universo es la capacidad de los modelos de crear estructuras con escalas y distribuciones similares a las que vemos en la revista Space. Si bien las simulaciones por computadora pueden recrear universos numéricos en una caja, interpretar estas aproximaciones matemáticas es un desafío en sí mismo. Para identificar los componentes del espacio simulado, los astrónomos han tenido que desarrollar herramientas para buscar estructura. Los resultados han sido casi 30 programas informáticos independientes desde 1974. Cada uno promete revelar la estructura de formación en el universo mediante la búsqueda de regiones en las que se forman halos de materia oscura. Para probar estos algoritmos, se organizó una conferencia en Madrid, España durante el mes de mayo de 2010 titulada "Haloes going MAD" en la que 18 de estos códigos se pusieron a prueba para ver qué tan bien se acumulaban.
Las simulaciones numéricas para universos, como la famosa Millennium Simulation, comienzan con nada más que "partículas". Si bien estos eran indudablemente pequeños a escala cosmológica, tales partículas representan gotas de materia oscura con millones o miles de millones de masas solares. A medida que avanza el tiempo, se les permite interactuar entre sí siguiendo reglas que coinciden con nuestra mejor comprensión de la física y la naturaleza de dicha materia. Esto conduce a un universo en evolución desde el cual los astrónomos deben usar los códigos complicados para ubicar los conglomerados de materia oscura dentro de los cuales se formarían las galaxias.
Uno de los principales métodos que usan estos programas es buscar pequeñas sobredensidades y luego hacer crecer una capa esférica a su alrededor hasta que la densidad caiga a un factor insignificante. Luego, la mayoría podará las partículas dentro del volumen que no están unidas gravitacionalmente para asegurarse de que el mecanismo de detección no solo se apodere de una agrupación breve y transitoria que se desmoronará con el tiempo. Otras técnicas implican buscar partículas en otros espacios de fase con velocidades similares todas cercanas (una señal de que se han unido).
Para comparar cómo les fue a cada uno de los algoritmos, fueron sometidos a dos pruebas. El primero, involucró una serie de halos de materia oscura creados intencionalmente con subhalos incrustados. Dado que la distribución de partículas se colocó intencionalmente, la salida de los programas debería encontrar correctamente el centro y el tamaño de los halos. La segunda prueba fue una simulación completa del universo. En esto, no se conocería la distribución real, pero el tamaño total permitiría comparar diferentes programas en el mismo conjunto de datos para ver cuán similarmente interpretaron una fuente común.
En ambas pruebas, todos los buscadores generalmente se desempeñaron bien. En la primera prueba, hubo algunas discrepancias basadas en cómo los diferentes programas definieron la ubicación de los halos. Algunos lo definieron como el pico de densidad, mientras que otros lo definieron como un centro de masa. Al buscar sub-halos, los que usaban el enfoque de espacio de fase parecían ser capaces de detectar de manera más confiable formaciones más pequeñas, pero no siempre detectaban qué partículas en el grupo estaban realmente unidas. Para la simulación completa, todos los algoritmos coincidieron excepcionalmente bien. Debido a la naturaleza de la simulación, las escalas pequeñas no estaban bien representadas, por lo que la comprensión de cómo cada uno detectó estas estructuras fue limitada.
La combinación de estas pruebas no favoreció un algoritmo o método en particular sobre cualquier otro. Reveló que cada uno generalmente funciona bien uno con respecto al otro. La capacidad para tantos códigos independientes, con métodos independientes significa que los resultados son extremadamente robustos. El conocimiento que transmiten sobre cómo evoluciona nuestra comprensión del universo permite a los astrónomos realizar comparaciones fundamentales con el universo observable para probar dichos modelos y teorías.
Los resultados de esta prueba se han compilado en un documento que se publicará en un próximo número de los Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society.
