«

»

maio 26

Illustris reproduz com precisão a história do Universo

http://www.cfa.harvard.edu/sites/www.cfa.harvard.edu/files/images/pr/2014-10/2/hires.jpg

Projeção pela simulação Illustris em larga-escala para z=0 (z mede desvio para o vermelho), centrada no aglomerado estelar mais massivo, a 15 megaparsecs de profundidade mostra a densidade de matéria escura sobreposta com o campo de velocidade do gás. Crédito: Colaboração Illustris

Os astrônomos criaram o primeiro Universo virtual realista usando uma simulação de computador denominada “Illustris”. A simulação Illustris consegue recriar a história de 13 bilhões de anos de evolução cósmica em um cubo com 350 milhões de anos-luz de aresta, com uma resolução sem precedentes.

O autor Mark Vogelsberger (MIT/Centro Harvard-Smithsonian para Astrofísica), que liderou o trabalho em colaboração com pesquisadores de várias instituições, incluindo o Instituto Heidelberg para Estudos Teóricos na Alemanha, afirmou:

Até agora, nenhuma simulação tinha sido capaz de reproduzir o Universo em pequenas e grandes escalas simultaneamente.

As limitações das tentativas anteriores

As tentativas anteriores para simular o comportamento do Universo foram deficientes pela falta de poder de computação e pelas complexidades da física intrínseca. Assim, esses programas ou apresentavam resultados limitados em resolução ou foram forçados a concentrar o foco em uma pequena porção do Universo. As simulações anteriores também tiveram problemas na complexa modelagem de feedback associada à formação estelar, às explosões de supernova e aos buracos negros supermassivos.

O projeto Illustris emprega um sofisticado sistema computacional para simular a evolução do Universo em alta-fidelidade. O sistema considera não só a matéria convencional (bariônica) como também a matéria escura. O programa usa 12 bilhões de “pixels” 3D (elementos de resolução).

http://www.cfa.harvard.edu/sites/www.cfa.harvard.edu/files/images/pr/2014-10/3/hires.jpg

Esta imagem composta da simulação Illustris está centrada no aglomerado de galáxias mais massivo. Ela mescla concentrações de matéria escura (à esquerda, em azul e violeta) com a matéria convencional, constituída principalmente de hidrogênio e hélio (à direita em vermelho, laranja e amarelo). Crédito: Illustris

8.000 processadores usados durante 3 meses

A equipe trabalhou cinco anos no desenvolvimento do programa Illustris. Os cálculos efetivos rodaram durante 3 meses (tempo de execução), usando um total de 8.000 CPUs, em processamento paralelo. Para entender melhor o que isto significa: se tivessem usado um desktop convencional, os cálculos levariam mais de 2.000 anos.

Simulação começou do Universo bebê

A simulação computacional começou a uns meros 12 milhões de anos depois do Big Bang. Quando o sistema chegou ao presente, os astrônomos contaram mais de 41.000 galáxias em um cubo do espaço simulado. É importante salientar que o Illustris produziu uma mistura realista de galáxias espirais como a Via Láctea e de galáxias elípticas em forma de bola de rúgbi. O sistema também simulou estruturas em larga escala tais como os aglomerados de galáxias e as bolhas e vazios da teia cósmica. Em pequena escala, a simulação Illustris reproduziu com precisão as composições químicas de galáxias individuais.

http://www.cfa.harvard.edu/sites/www.cfa.harvard.edu/files/images/pr/2014-10/4/hires.jpg

Estas imagens na luz visível comparam uma fotografia real (à esquerda) capturada pelo Observatório Espacial Hubble contra uma visão simulada (à direita) gerada pelo programa Illustris. A simulação computacional reproduziu com extraordinária precisão os tamanhos, tipos e cores das galáxias do Universo. Créditos: NASA/Hubble & Illustris

Olhar o passado

Como a luz viaja a uma velocidade fixa, quanto mais longe os astrônomos olham, mais para trás no tempo eles chegam. Uma galáxia a um bilhão de anos-luz é vista como ela era há bilhão de anos no passado. Os telescópios, como o observatório Hubble, fornecem visões do Universo jovem, ao observar grandes distâncias. Por outro lado, obviamente, os astrônomos não podem usar o poder do ótico Hubble para estudar a evolução de uma única galáxia ao longo do tempo.

Máquina do Tempo

Genel Shy, co-autor do estudo, membro do CfA, afirmou:

O Illustris é parecido com uma máquina do tempo. Nós podemos ir para a frente e para trás no tempo. Nós podemos pausar a simulação e fazer um zoom em uma única galáxia ou em um aglomerado de galáxias para ver o que está realmente acontecendo.

A equipe produziu um vídeo de alta-definição que mostra os diferentes componentes da simulação para destacar várias camadas (por exemplo: densidade de matéria escura, temperatura do gás ou química). Os cientistas também liberaram diversos vídeos e imagens associadas em http://www.illustris-project.org/media/

O artigo científico foi publicado na edição de 8 de maio de 2014 da revista Nature.

Fontes

Illustris Project

Nature: Model Universe recreates evolution of the cosmos – Successful simulation lends weight to standard model of cosmology

CfA: Astronomers Create First Realistic Virtual Universe

Artigo Científico

Arxiv.org: Properties of galaxies reproduced by a hydrodynamic simulation

._._.

Deixe uma resposta

O seu endereço de e-mail não será publicado. Campos obrigatórios são marcados com *

Você pode usar estas tags e atributos de HTML: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>

error: Esse blog é protegido!