Figura 1:La distribuzione della materia oscura in un'istantanea di Uchuu. Le immagini mostrano l'alone di materia oscura del più grande ammasso di galassie formatosi nella simulazione a diversi ingrandimenti. Credito:Tomoaki Ishiyama
Dimentica i giochi online che ti promettono un "intero mondo" da esplorare. Un team internazionale di ricercatori ha generato un intero universo virtuale, e lo ha reso disponibile gratuitamente sul cloud a tutti.
Uchuu (che significa "spazio esterno" in giapponese) è la simulazione più grande e realistica dell'universo fino ad oggi. La simulazione di Uchuu consiste di 2,1 trilioni di particelle in un cubo computazionale con un lato senza precedenti di 9,63 miliardi di anni luce. Per confronto, si tratta di circa tre quarti della distanza tra la Terra e le galassie osservate più distanti. Uchuu rivela l'evoluzione dell'universo a un livello di dimensioni e dettagli inconcepibile fino ad ora.
Uchuu si concentra sulla struttura su larga scala dell'universo:misteriosi aloni di materia oscura che controllano non solo la formazione delle galassie, ma anche il destino dell'intero universo stesso. La scala di queste strutture varia dai più grandi ammassi di galassie fino alle più piccole galassie. Le singole stelle e pianeti non sono risolti, quindi non aspettarti di trovare civiltà aliene a Uchuu. Ma un modo in cui Uchuu vince alla grande rispetto ad altri mondi virtuali è il dominio del tempo; Uchuu simula l'evoluzione della materia durante quasi l'intera storia di 13,8 miliardi di anni dell'universo dal Big Bang al presente. È oltre 30 volte più lungo del tempo trascorso da quando la vita animale è strisciata fuori dai mari della Terra.
Giulia F. Ereza, un dottorato di ricerca studente presso IAA-CSIC che usa Uchuu per studiare la struttura su larga scala dell'universo spiega l'importanza del dominio del tempo, "Uchuu è come una macchina del tempo:possiamo andare avanti, indietro e fermati nel tempo, possiamo "ingrandire" una singola galassia o "rimpicciolire" per visualizzare un intero ammasso, possiamo vedere cosa sta realmente accadendo in ogni istante e in ogni luogo dell'universo dai suoi primi giorni fino al presente, essendo uno strumento essenziale per studiare il cosmo."
Un team internazionale di ricercatori dal Giappone, Spagna, STATI UNITI D'AMERICA., Argentina, Australia, Chile, Francia, e l'Italia hanno creato Uchuu utilizzando ATERUI II, il supercomputer più potente al mondo dedicato all'astronomia. Anche con tutto questo potere, ci volle ancora un anno per produrre Uchuu. Tomoaki Ishiyama, un professore associato presso l'Università di Chiba che ha sviluppato il codice utilizzato per generare Uchuu, spiega, "Per produrre Uchuu abbiamo usato... tutti e 40, 200 processori (core CPU) disponibili esclusivamente per 48 ore al mese. Sono state consumate venti milioni di ore di supercomputer, e sono stati generati 3 Petabyte di dati, l'equivalente di 894, 784, 853 immagini da un telefono cellulare da 12 megapixel."
Prima di iniziare a preoccuparti del tempo di download, il team di ricerca ha utilizzato tecniche computazionali ad alte prestazioni per comprimere le informazioni sulla formazione e l'evoluzione degli aloni di materia oscura nella simulazione di Uchuu in un catalogo di 100 terabyte. Questo catalogo è ora disponibile per tutti sul cloud in un formato facile da usare grazie all'infrastruttura di calcolo skun6 situata presso l'Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC), il gruppo RedIRIS, e il Centro di supercalcolo della Galizia (CESGA). I futuri rilasci di dati includeranno cataloghi di galassie virtuali e mappe di lenti gravitazionali.
Evoluzione temporale del numero di aloni in ciascun intervallo di massa come previsto da questa simulazione. La barra che si estende orizzontalmente da ciascun cerchio e triangolo rappresenta l'intervallo delle masse dell'alone. L'asse verticale è il numero di aloni trovati in un cubo di circa 9,6 miliardi di anni luce su ciascun lato. Le barre del gradiente nella parte superiore della figura rappresentano le categorie di oggetti trovati negli aloni di quella massa. La simulazione di Uchuu prevede che numerosi aloni di massa paragonabile a quello della nostra galassia si siano già formati circa 13 miliardi di anni fa. Credito:Tomoaki Ishiyama
I prodotti per la scienza dei Big Data di Uchuu aiuteranno gli astronomi a imparare a interpretare i rilevamenti della galassia dei Big Data previsti nei prossimi anni da strutture come il telescopio Subaru e la missione spaziale Euclid dell'ESA.
Questi risultati sono apparsi come Ishiyama et al. "Le simulazioni di Uchuu:Data Release 1 e concentrazioni di alone di materia oscura" nel numero di settembre 2021 di Avvisi mensili della Royal Astronomical Society .
