Uchuu permite visualizar la materia oscura y cómo se distribuye, por ejemplo, en un objeto supermasivo como un gran cúmulo de galaxias.
Un equipo internacional de investigadores no solo creó todo un universo virtual. También lo puso gratuitamente a disposición de todas las personas con acceso a internet.
Uchuu, un término que significa universo en japonés, es la simulación más realista del cosmos lograda hasta la fecha.
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El proyecto fue desarrollado por el Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ) en colaboración con el Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC), el Centro de Supercomputación de Galicia (CESGA) y la RedIRIS, la red académica y de investigación española.
También participan en la iniciativa otros grupos de investigación de Japón, Estados Unidos, Argentina, Australia, Chile, Francia e Italia.
La simulación permitirá estudiar la evolución del universo con un nivel de detalle y un volumen de información sin precedentes, prácticamente desde después del Big Bang hasta el presente.
“Uchuu pretende básicamente recrear cómo fue la formación del universo, toda la estructura, todo lo que vemos desde cuando el universo estaba apenas en su infancia y tenía 400 mil años”, señaló el cosmólogo Francisco Prada, profesor del Consejo Superior de Investigaciones Científicas de España (CSIC) en el Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA).
“Fuimos capaces con un superordenador dedicado intensivamente al proyecto de recrear toda la física involucrada, básicamente todas las ecuaciones de gravedad de Einstein y las componentes de energía y matería del universo, así como todos los procesos involucrados numéricamente”.
La simulación, que ya está disponible en la nube del CESGA, permitirá a los científicos centrarse en distintos momentos en la historia del universo y facilitará la comprensión de fenómenos como la evolución de galaxias y la formación de agujeros negros.
Supercomputadora
La simulación fue posible gracias al superordenador ATERUI II, el ordenador más potente dedicado exclusivamente a astrofísica, que pertenece al Observatorio Astronómico Nacional de Japón.
“Otros grandes ordenadores como el Mare Nostrum en Barcelona pueden tener muchos más procesadores. Pero la ventaja de ATERUI es que está dedicado a muy pocos proyectos en astrofísica”, dijo Prada.
“Y esto te permite tener uso exclusivo durante mucho tiempo para poder abordar una simulación como esta, que de otra forma habría sido imposible”, explicó. “Nosotros tuvimos la fortuna de utilizar ATERUI durante un año completo 48 horas cada mes en exclusiva. Esto es un privilegio enorme”.
Tomoaki Ishiyama, de la Universidad de Chiba en Japón, fue el encargado de desarrollar y ejecutar el código que creó la simulación. El resultado “son tres petabytes de datos, el equivalente a casi un millón de fotos de un teléfono móvil de 12 megapíxeles”, señaló Ishiyama, en declaraciones recogidas por la agencia EFE.
La simulación consta de 2,1 billones de partículas en un cubo virtual de 9.630 millones de años luz de lado, una dimensión comparable a la mitad de la distancia que existe entre la Tierra y las galaxias más lejanas observadas, señaló el CSIC.
Todos los datos para su análisis están alojados en el CESGA, centro mixto del CSIC y de la Junta de Galicia, y también se pueden descargar por internet a través del servidor del IAA.
Evolución de las galaxias
Uchuu permitirá a los científicos estudiar en detalle diferentes instantes y escenarios en la historia del universo, a lo largo de más de 13.000 millones de años.
“Por primera vez podemos estudiar en la misma simulación tanto objetos muy pequeños como objetos enormes, tanto galaxias menos masivas que nuestra Vía Láctea como cúmulos de galaxias muy grandes o vacíos enormes, manteniendo la misma resolución. Eso antes no se había logrado en una misma simulación”.
“Es como si en otra simulación solo pudieras estudiar coches. Sin embargo, nosotros podríamos estudiar con nuestra simulación desde un monopatín a aviones o un superpetrolero, y también podríamos ver como todos esos objetos se distribuyen tanto en un prado o en el Himalaya o en las cuencas del océano, en entornos muy diferentes de densidad de materia”.
“Las galaxias en el universo se distribuyen en lo que denominamos la estructura a gran escala: hay grandes vacíos, donde hay muy pocas galaxias, hay filamentos, hay grupos como la Vía Láctea y Andromeda y luego hay grandes objetos que son mil veces más masivos que nuestra Vía Láctea”.
La simulación permite ver, por ejemplo, cómo galaxias pequeñas se van acretando (fusionando) durante la historia y van formando otras más grandes, en lo que se denomina la formación jerárquica de estructura en el universo, explicó Prada.
“Gafas de materia oscura”
Algo fundamental de Uchuu es que incorpora no solo la materia visible, sino las misteriosas materia oscura y energía oscura.
La materia común, hecha de átomos, constituye menos del 5% del total de la energía del universo. La materia oscura, una forma de materia que no interactúa con la luz y solo es detectable por sus efectos gravitatorios, constituye alrededor del 25%. El resto, un 70%, es lo que los científicos llaman energía oscura.
En la visualización de Uchuu disponible en YouTube, por ejemplo, se ve la materia oscura y cómo se distribuye en un objeto supermasivo como podría ser un gran cúmulo de galaxias.
Las imágenes en Uchuu equivalen a “ponerse unas gafas especiales” que visualizan la materia oscura.
