Un equipo internacional de investigadores liderado por el Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ) ha generado un universo virtual completo y lo ha puesto a disposición de todo el mundo de forma gratuita en la nube. Se denomina Uchuu y permitirá estudiar la evolución del universo a un nivel tanto general como de detalle inconcebible hasta ahora.
Uchuu es la simulación más grande y realista del universo creado hasta la fecha: consta de 2,1 billones de partículas en un cubo computacional y representa 9,63 mil millones de años luz, o sea aproximadamente tres cuartos de la distancia entre la Tierra y las galaxias observadas más distantes.
Este cosmos virtual se centra en la estructura a gran escala del universo: halos misteriosos de materia oscura que controlan no solo la formación de galaxias, sino 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.
Según una nota de prensa , el universo creado por simulaciones informáticas muestra la evolución de la materia prácticamente a lo largo de los 13.800 millones de años de historia universal, en el período que abarca desde el Big Bang hasta la actualidad . El estudio relacionado con esta simulación fue publicado recientemente en Avisos mensuales de la Real Sociedad Astronómica.
Una máquina del tiempo
Los científicos sostienen que el modelo del cosmos logra representar en términos de tiempo más de 30 veces el período que ha transcurrido desde que la vida surgió en las mares de la Tierra. El plazo temporal es tan abismal como inconcebible desde una perspectiva humana, pero casi un suspiro en cuanto a la historia del universo.
El poder de esta nueva herramienta permite considerarla como una especie de «máquina del tiempo» : es que Uchuu hace posible avanzar, retroceder y detenerse en el tiempo, hacer un zoom para estudiar una sola galaxia o alejarse y visualizar un cúmulo completo de galaxias con una perspectiva panorámica.
Los especialistas explicaron que el universo virtual prácticamente no tiene límites para estudiar las estructuras del cosmos: su «magia» permite analizar aquello que está sucediendo en cada momento y en cada sitio del universo, desde sus primeros días hasta la actualidad.
El Big Data astronómico
Además de las posibilidades que ofrece en cuanto a la investigación y la formación en astronomía, el modelo virtual permitir «comprimir» y hacer accesible con rapidez los enormes volúmenes de datos sobre el cosmos que instalaciones como el Telescopio Subaru de Japón o la misión espacial Euclid de la Agencia Espacial Europea (ESA), entre otros ejemplos, ya están acumulando y multiplicarán en el futuro.
El Big Data o macrodatos son conjuntos de información tan grandes y complejos que requieren aplicaciones informáticas de avanzada para poder realizar adecuadamente su procesamiento. Las nuevas herramientas astronómicas generarán este volumen de datos en forma creciente, por lo tanto soluciones como Uchuu serán cada vez más necesarias en las próximas décadas.
Por ejemplo, la misión Euclid de la ESA planea mejorar la comprensión en torno a la energía y la materia oscura midiendo con precisión inusitada la aceleración del universo: es un desafío que supone grandes volúmenes de datos. Este tipo de proyectos necesita soluciones computacionales capaces de procesar abismales cantidades de información, ya que es la única forma de aprovechar sus descubrimientos.
Para desarrollar el universo virtual Uchuu, investigadores de Japón, España (CSIC), Estados Unidos, Argentina, Australia, Chile, Francia e Italia utilizaron la supercomputadora más poderosa del mundo dedicado a la astronomía: ATERUI II . Para crear la aplicación emplearon 40.200 procesadores o núcleos de CPU, generando 3 Petabytes de datos. Esta cantidad de información es equivalente a casi 900 millones de imágenes producidas por la cámara de 12 megapíxeles de un teléfono inteligente.
Referencia
Las simulaciones de Uchuu: Publicación de datos 1 y concentraciones de halo de materia oscura . Ishiyama y col. Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society (2021) DOI: https: //doi.org/10.1093/mnras/stab1755
Video : NAOJ en YouTube.
Foto : 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.