O CSIC, a través do IAA e do CESGA, participa no desenvolvemento de Uchuu, a simulación máis exacta e completa do universo
– Esta creación virtual ofrece a posibilidade de avanzar e retroceder ao longo da historia do universo, permitindo así estudar a evolución da súa estrutura a gran escala
– A simulación, codesenvolvida polo Instituto de Astrofísica de Andalucía e o Centro de Supercomputación de Galicia, poderá ser consultada gratuitamente na nube
Un equipo internacional de investigadores con participación do Consello Superior de Investigacións Científicas (CSIC) desenvolveu a simulación máis realista do universo lograda ata a data. A creación, bautizada como Uchuu (que significa universo en xaponés) foi posible grazas a ATERUI II (Xapón), o supercomputador máis potente do mundo, construído polo Observatorio Astronómico Nacional de Xapón (NAOJ, polas súas siglas en inglés) para facilitar a comprensión de distintos fenómenos astronómicos desde un punto de vista teórico. Este universo virtual, en cuxa elaboración participou o Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC) e o Centro de Supercomputación de Galicia (CESGA), poderá ser utilizado por grupos de investigación e por usuarios da nube do CESGA sen custo algún.
“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.
Desde a estrutura do propio universo ata galaxias individuais
Esta 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. Julia Ferrer, investigadora do IAA-CSIC que utiliza Uchuu para estudar a estrutura a gran escala do universo, comenta: “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 centrarche 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.
Un catálogo de case un millón de fotos 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 computacionales 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”.
O CESGA, centro mixto do CSIC e da Xunta de Galicia, foi o encargado de aloxar todos os datos da simulación. Para albergar os ata 3 petabytes de datos xerados por ATERUI II, o arquitecto de solucións de sistemas Big Data Javier Cacheiro deseñou unha plataforma especial, Uchuu- BigData, que se hospeda no propio Centro de Supercomputación de Galicia.
O catálogo de Uchuu xa está dispoñible na nube do CESGA. É totalmente gratuíto, “algo bastante sorprendente teniendo en cuenta que estas simulacións adoitan ser moi custosas”, comenta Ferrer. “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”.
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.
Para acceder ao catálogo Uchuu:
http://www.skiesanduniverses.org/Simulations/Uchuu/Uchuu-BigData@CESGA/