Vergeet online games die je een "hele wereld" beloven om te verkennen. Een internationaal team van onderzoekers heeft een volledig virtueel universum gegenereerd, en maakte het voor iedereen gratis beschikbaar in de cloud.

Uchuu (wat in het Japans "de ruimte" betekent) is de grootste en meest realistische simulatie van het universum tot nu toe. De Uchuu-simulatie bestaat uit 2,1 biljoen deeltjes in een rekenkubus met een ongekende 9,63 miljard lichtjaar opzij. Ter vergelijking, dat is ongeveer driekwart van de afstand tussen de aarde en de verste waargenomen sterrenstelsels. Uchuu onthult de evolutie van het universum op een tot nu toe onvoorstelbaar niveau van zowel grootte als detail.

Uchuu richt zich op de grootschalige structuur van het universum:mysterieuze halo's van donkere materie die niet alleen de vorming van sterrenstelsels beheersen, maar ook het lot van het hele universum zelf. De schaal van deze structuren varieert van de grootste clusters van sterrenstelsels tot de kleinste sterrenstelsels. Individuele sterren en planeten zijn niet opgelost, dus verwacht geen buitenaardse beschavingen in Uchuu. Maar een manier waarop Uchuu veel wint in vergelijking met andere virtuele werelden, is het tijdsdomein; Uchuu simuleert de evolutie van materie gedurende bijna de hele geschiedenis van 13,8 miljard jaar van het universum, van de oerknal tot het heden. Dat is meer dan 30 keer langer dan de tijd sinds het dierenleven voor het eerst uit de zeeën op aarde kroop.

Julia F. Ereza, een doctoraat student aan IAA-CSIC die Uchuu gebruikt om de grootschalige structuur van het universum te bestuderen, legt het belang van het tijdsdomein uit, "Uchuu is als een tijdmachine:we kunnen vooruit gaan, achteruit en stop op tijd, we kunnen ''inzoomen'' op een enkel sterrenstelsel of ''uitzoomen'' om een ​​hele cluster te visualiseren, we kunnen zien wat er werkelijk gebeurt op elk moment en op elke plaats van het universum, van de vroegste dagen tot het heden, een essentieel hulpmiddel zijn om de kosmos te bestuderen."

Een internationaal team van onderzoekers uit Japan, Spanje, VS., Argentinië, Australië, Chili, Frankrijk, en Italië creëerde Uchuu met behulp van ATERUI II, 's werelds krachtigste supercomputer gewijd aan astronomie. Zelfs met al deze kracht, het duurde nog een jaar om Uchuu te produceren. Tomoaki Ishiyama, een universitair hoofddocent aan de Chiba University die de code heeft ontwikkeld die wordt gebruikt om Uchuu te genereren, verklaart, "Om Uchuu te produceren hebben we... alle 40 gebruikt, 200 processors (CPU-cores) exclusief beschikbaar voor 48 uur per maand. Twintig miljoen supercomputer-uren werden verbruikt, en 3 Petabytes aan gegevens werden gegenereerd, het equivalent van 894, 784, 853 foto's van een 12-megapixel mobiele telefoon."

Voordat u zich zorgen begint te maken over de downloadtijd, het onderzoeksteam gebruikte krachtige computertechnieken om informatie over de vorming en evolutie van halo's van donkere materie in de Uchuu-simulatie te comprimeren tot een catalogus van 100 terabyte. Deze catalogus is nu beschikbaar voor iedereen in de cloud in een gebruiksvriendelijk formaat dankzij de computationele infrastructuur skun6 die zich bevindt in het Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC), de RedIRIS-groep, en het Galicische Supercomputing Center (CESGA). Toekomstige gegevenspublicaties zullen catalogi van virtuele sterrenstelsels en zwaartekrachtlenskaarten bevatten.

Big Data-wetenschappelijke producten van Uchuu zullen astronomen helpen te leren hoe ze Big Data-onderzoeken naar sterrenstelsels moeten interpreteren die de komende jaren worden verwacht van faciliteiten zoals de Subaru-telescoop en de ESA Euclid-ruimtemissie.

Deze resultaten verschenen als Ishiyama et al. "De Uchuu-simulaties:Data Release 1 en haloconcentraties van donkere materie" in het septembernummer van 2021 Maandelijkse mededelingen van de Royal Astronomical Society .