Pode caber o universo nun edificio do Campus Sur de Santiago de Compostela? Pois en parte, si. Un equipo de científicos de varios países publica esta semana un artigo no que se describe a simulación máis realista do universo lograda ata agora. Recibe o nome de Uchuu (que significa universo en xaponés, debido a que o traballo foi posible grazas ao supercomputador ATERUI II situado no Xapón, o máis potente do mundo), e poderá ser utilizado por grupos de investigación e usuarios da nube do Centro de Supercomputación de Galicia (CESGA).
Este centro mixto do CSIC e a Xunta de Galicia acolleu todos os datos da simulación. Para conseguilo, o arquitecto de solucións de sistemas Big Data Javier Cacheiro deseñou unha plataforma especial, denominada Uchuu-BigData, que se hospeda no propio CESGA, e que contén os tres petabytes (106 gigabytes) de datos xerados por ATERUI II.
Un dos fitos destacados deste avance é a gratuidade de acceso ao catálogo. Resulta “algo bastante sorprendente tendo en conta que estas simulacións adoitan ser moi custosas”, comenta Julia Ferrer, investigadora do Instituto de Astrofísica de Andalucía-CSIC . “Queremos que Uchuu estea ao dispor doutros grupos de investigación que quizais non teñan capacidade nin diñeiro para producir a súa propia simulación. Ao final é algo que nos beneficia a todos”.
A publicación de Uchuu axudará a facilitar a comprensión de distintos fenómenos astronómicos desde un punto de vista teórico. “Esperamos que Uchuu permita estudar a evolución do universo cun nivel de detalle e un volume de información sen precedentes, incluíndo a singularidade de poder observar distintos momentos da súa dimensión temporal, practicamente desde despois do Big Bang ata o presente”, sinala Francisco Prada, investigador do IAA-CSIC. Ademais, no proxecto tamén participan outros grupos de investigación de Xapón, Estados Unidos, Arxentina, Australia, Chile, Francia e Italia.
Unha viaxe no tempo e no espazo
A simulación consta de 2.097.152.000.000 (2,1 billóns) de partículas nun cubo de 9.630 millóns de anos luz de lado. Aproximadamente, a dimensión de Uchuu é comparable á metade da distancia que existe entre a Terra e as galaxias máis afastadas observadas. Segundo Julia Ferrer, “ningunha outra simulación é capaz de mostrar tanta información mantendo unha alta resolución. Normalmente tes que elixir entra unha das dúas variables”.
Outro dos trazos máis característicos desta creación virtual é a súa capacidade para simular a evolución da materia ao longo de case a idade total do universo: 13.800 millóns de anos de historia, trinta veces o tempo transcorrido desde que a vida animal na Terra saíu por primeira vez dos océanos. “O que diferencia a Uchuu é que ti podes decidir que momento do universo queres estudar”, comenta Ferrer.
“Tamén podes observar os halos de materia escura e o seu comportamento ou, se o prefires, facer zoom e centrarte en cúmulos de galaxias ou en galaxias individuais”, engade. A simulación permitirá aos investigadores expor certos escenarios, como a colisión de dous buracos negros no pasado, e estudar estes fenómenos sen a necesidade de recorrer a observacións directas.
Case un millón de imaxes de libre acceso
Para producir Uchuu os investigadores utilizaron todos os procesadores dispoñibles do supercomputador ATERUI II durante un ano enteiro; 40.200 núcleos de CPU traballando durante 48 horas cada mes para facer realidade este proxecto. Tomoaki Ishiyama, profesor asociado da Universidade de Chiba (Xapón), foi o encargado de desenvolver e executar o código que crearía esta simulación. O resultado, comenta Ishiyama, “son 3 petabytes de datos, o equivalente a case un millón de fotos dun teléfono móbil de 12 megapíxeles”.
Almacenar tal cantidade de información e comprimila nun formato que poida funcionar mesmo na nube non é unha tarefa fácil. Os investigadores tiveron que recorrer ao uso de técnicas computacionais de alto rendemento. En todo este proceso interveu o investigador do IAA-CSIC José Rodas, encargado de desenvolver a infraestrutura computacional Skun6, que contou, tal como explica o investigador, “coa colaboración do grupo de RedIRIS, a Rede Académica e de Investigación Española, a través do seu Servizo de Transferencia de Datos de Alta Velocidade, e do departamento de computación do IAA-CSIC”.
Os produtos xerados a partir deste universo virtual serán clave para comprender mellor os cartografiados de galaxias que se obterán cos experimentos terrestres DESI e PFS e a misión espacial Euclid da Axencia Espacial Europea (ESA). O equipo de Uchuu tamén está a traballar nunha segunda publicación de datos que incluirá catálogos de galaxias virtuais e mapas de lentes gravitacionais.
Referencia: The Uchuu simulations: Data Release 1 and dark matter halo concentrations (Publicado en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society).
