Uno dei successi del modello ΛCDM dell'universo è la capacità dei modelli di creare strutture con scale e distribuzioni simili a quelle che vediamo nello Space Magazine. Mentre le simulazioni al computer possono ricreare universi numerici in una scatola, interpretare queste approssimazioni matematiche è una sfida in sé e per sé. Per identificare i componenti dello spazio simulato, gli astronomi hanno dovuto sviluppare strumenti per cercare la struttura. I risultati sono stati quasi 30 programmi informatici indipendenti dal 1974. Ognuno promette di rivelare la struttura formatrice nell'universo trovando regioni in cui si formano aloni di materia oscura. Per testare questi algoritmi, nel maggio 2010 è stata organizzata una conferenza a Madrid, in Spagna, intitolata "Haloes going MAD", in cui 18 di questi codici sono stati messi alla prova per vedere come si sono accumulati.
Le simulazioni numeriche per gli universi, come la famosa Millennium Simulation, iniziano con nient'altro che "particelle". Mentre questi erano senza dubbio piccoli su scala cosmologica, tali particelle rappresentano macchie di materia oscura con milioni o miliardi di masse solari. Col passare del tempo, sono autorizzati a interagire tra loro seguendo le regole che coincidono con la nostra migliore comprensione della fisica e della natura di tale materia. Ciò porta a un universo in evoluzione dal quale gli astronomi devono usare i codici complicati per localizzare i conglomerati di materia oscura all'interno dei quali si formerebbero le galassie.
Uno dei metodi principali utilizzati da tali programmi è la ricerca di piccole overdensità e quindi la crescita di un guscio sferico attorno ad esso fino a quando la densità non scende a un fattore trascurabile. La maggior parte quindi pota le particelle all'interno del volume che non sono legate gravitazionalmente per assicurarsi che il meccanismo di rilevamento non si sia semplicemente impadronito di un breve cluster transitorio che cadrà a pezzi nel tempo. Altre tecniche prevedono la ricerca in altri spazi di fase per particelle con velocità simili tutte vicine (segno che si sono legate).
Per confrontare il modo in cui ciascuno degli algoritmi si è comportato, sono stati sottoposti a due test. Il primo riguardava una serie di aloni di materia oscura creati intenzionalmente con sub-aloni incorporati. Poiché la distribuzione delle particelle è stata intenzionalmente posizionata, l'output dei programmi dovrebbe trovare correttamente il centro e le dimensioni degli aloni. Il secondo test è stato una simulazione dell'universo a tutti gli effetti. In questo caso, la distribuzione effettiva non sarebbe nota, ma la dimensione pura consentirebbe di confrontare programmi diversi sullo stesso set di dati per vedere in che modo hanno interpretato allo stesso modo una fonte comune.
In entrambi i test, tutti i cercatori hanno generalmente ottenuto buoni risultati. Nel primo test, c'erano alcune discrepanze basate sul modo in cui diversi programmi definivano la posizione degli aloni. Alcuni lo hanno definito come il picco di densità, mentre altri lo hanno definito un centro di massa. Durante la ricerca di aloni secondari, quelli che utilizzavano l'approccio dello spazio delle fasi sembravano in grado di rilevare in modo più affidabile formazioni più piccole, ma non sempre rilevavano quali particelle nel grumo erano effettivamente legate. Per la simulazione completa, tutti gli algoritmi concordano eccezionalmente bene. A causa della natura della simulazione, le piccole scale non erano ben rappresentate, quindi la comprensione di come ciascuna di queste strutture fosse rilevata era limitata.
La combinazione di questi test non ha favorito un particolare algoritmo o metodo rispetto a nessun altro. Ha rivelato che ognuno funziona bene l'uno rispetto all'altro. La capacità di così tanti codici indipendenti, con metodi indipendenti, rende i risultati estremamente affidabili. La conoscenza che trasmettono su come si evolve la nostra comprensione dell'universo consente agli astronomi di fare confronti fondamentali con l'universo osservabile al fine di testare tali modelli e teorie.
I risultati di questo test sono stati compilati in un documento che è previsto per la pubblicazione in un prossimo numero delle comunicazioni mensili della Royal Astronomical Society.
