Figura 1:La distribución de la materia oscura en una instantánea de Uchuu. Las imágenes muestran el halo de materia oscura del cúmulo de galaxias más grande formado en la simulación con diferentes aumentos. Crédito:Tomoaki Ishiyama
Olvídese de los juegos en línea que le prometen un "mundo entero" para explorar. Un equipo internacional de investigadores ha generado todo un universo virtual, y lo puso a disposición de todo el mundo en la nube.
Uchuu (que significa "espacio exterior" en japonés) es la simulación más grande y realista del universo hasta la fecha. La simulación de Uchuu consta de 2,1 billones de partículas en un cubo computacional a un lado sin precedentes de 9,63 mil millones de años luz. Para comparacion, eso es aproximadamente tres cuartos de la distancia entre la Tierra y las galaxias observadas más distantes. Uchuu revela la evolución del universo a un nivel de tamaño y detalle inconcebibles hasta ahora.
Uchuu se centra en la estructura a gran escala del universo:halos misteriosos de materia oscura que controlan no solo la formación de galaxias, pero también el destino de todo el universo. La escala de estas estructuras varía desde los cúmulos de galaxias más grandes hasta las galaxias más pequeñas. Las estrellas y los planetas individuales no se resuelven, así que no espere encontrar civilizaciones alienígenas en Uchuu. Pero una forma en que Uchuu gana en grande en comparación con otros mundos virtuales es el dominio del tiempo; Uchuu simula la evolución de la materia durante casi todos los 13.800 millones de años de historia del universo desde el Big Bang hasta el presente. Eso es más de 30 veces más que el tiempo transcurrido desde que la vida animal salió por primera vez de los mares de la Tierra.
Julia F. Ereza, un doctorado estudiante del IAA-CSIC que usa Uchuu para estudiar la estructura a gran escala del universo explica la importancia del dominio del tiempo, "Uchuu es como una máquina del tiempo:podemos avanzar, hacia atrás y detenerse en el tiempo, podemos '' acercar '' en una sola galaxia o '' alejar '' para visualizar un cúmulo completo, podemos ver lo que realmente está sucediendo en cada instante y en cada lugar del universo desde sus primeros días hasta el presente, siendo una herramienta imprescindible para estudiar el cosmos ".
Un equipo internacional de investigadores de Japón, España, ESTADOS UNIDOS., Argentina Australia, Chile, Francia, e Italia creó Uchuu usando ATERUI II, la supercomputadora más poderosa del mundo dedicada a la astronomía. Incluso con todo este poder todavía tomó un año producir Uchuu. Tomoaki Ishiyama, un profesor asociado de la Universidad de Chiba que desarrolló el código utilizado para generar Uchuu, explica, "Para producir Uchuu hemos utilizado ... los 40, 200 procesadores (núcleos de CPU) disponibles exclusivamente durante 48 horas al mes. Se consumieron veinte millones de horas de supercomputadora, y se generaron 3 Petabytes de datos, el equivalente a 894, 784, 853 imágenes de un teléfono celular de 12 megapíxeles ".
Antes de empezar a preocuparse por el tiempo de descarga, El equipo de investigación utilizó técnicas computacionales de alto rendimiento para comprimir información sobre la formación y evolución de los halos de materia oscura en la simulación de Uchuu en un catálogo de 100 terabytes. Este catálogo ya está disponible para todos en la nube en un formato fácil de usar gracias a la infraestructura computacional skun6 ubicada en el Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC), el grupo RedIRIS, y el Centro Gallego de Supercomputación (CESGA). Las futuras publicaciones de datos incluirán catálogos de galaxias virtuales y mapas de lentes gravitacionales.
Evolución temporal del número de halos en cada rango de masas según lo predicho por esta simulación. La barra que se extiende horizontalmente desde cada círculo y triángulo representa el rango de las masas del halo. El eje vertical es el número de halos que se encuentran en un cubo de aproximadamente 9,6 mil millones de años luz en cada lado. Las barras de degradado en la parte superior de la figura representan las categorías de objetos que se encuentran en los halos de esa masa. La simulación de Uchuu predice que hace unos 13 mil millones de años ya se formaron numerosos halos con masas comparables al halo de nuestra propia galaxia. Crédito:Tomoaki Ishiyama
Los productos de ciencia de Big Data de Uchuu ayudarán a los astrónomos a aprender a interpretar los estudios de galaxias de Big Data que se esperan en los próximos años a partir de instalaciones como el Telescopio Subaru y la misión espacial Euclid de la ESA.
Estos resultados aparecieron como Ishiyama et al. "Las simulaciones de Uchuu:Publicación de datos 1 y concentraciones de halo de materia oscura" en la edición de septiembre de 2021 de Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society .
