Carrera del Milenio

El Millennium Run , o Millennium Simulation (en referencia a su tamaño ^{[1] [2]} ) es un ordenador de simulación de N-cuerpo utilizado para investigar cómo la distribución de materia en el Universo ha evolucionado con el tiempo, en particular, cómo la población observada de se formaron galaxias. Es utilizado por científicos que trabajan en cosmología física para comparar observaciones con predicciones teóricas .

Visión general

Un método científico básico para probar teorías en cosmología es evaluar sus consecuencias para las partes observables del universo. Una pieza de evidencia observacional es la distribución de materia, incluidas las galaxias y el gas intergaláctico, que se observan en la actualidad. La luz emitida por materia más distante debe viajar más tiempo para llegar a la Tierra , lo que significa que mirar objetos distantes es como mirar más atrás en el tiempo . Esto significa que la evolución en el tiempo de la distribución de la materia en el universo también se puede observar directamente.

La simulación del milenio fue dirigida en 2005 por el Consorcio Virgo , un grupo internacional de astrofísicos de Alemania , Reino Unido , Canadá , Japón y Estados Unidos . Comienza en la época en que se emitió la radiación cósmica de fondo , unos 379.000 años después del comienzo del universo. La radiación cósmica de fondo ha sido estudiada mediante experimentos satelitales., y las inhomogeneidades observadas en el fondo cósmico sirven como punto de partida para seguir la evolución de la distribución de materia correspondiente. Usando las leyes físicas que se espera que se mantengan en las cosmologías conocidas actualmente y las representaciones simplificadas de los procesos astrofísicos observados que afectan a las galaxias reales, se permite que evolucione la distribución inicial de la materia y se registran las predicciones de la simulación para la formación de galaxias y agujeros negros .

Desde la finalización de la simulación Millennium Run en 2005, una serie de simulaciones cada vez más sofisticadas y de mayor fidelidad de la formación de la población de galaxias se han construido dentro de su salida almacenada y se han puesto a disposición del público a través de Internet. Además de mejorar el tratamiento de la astrofísica de la formación de galaxias, las versiones recientes han ajustado los parámetros del modelo cosmológico subyacente para reflejar las ideas cambiantes sobre sus valores precisos. Hasta la fecha (mediados de 2018), más de 950 artículos publicados han hecho uso de datos de Millennium Run, lo que la convierte, al menos en esta medida, en la simulación astrofísica de mayor impacto de todos los tiempos. ^[3]

Tamaño de la simulación

Para los primeros resultados científicos, publicados el 2 de junio de 2005, Millennium Simulation trazó 2160 ³ , o poco más de 10 mil millones, "partículas". Estas no son partículas en el sentido de la física de partículas : cada "partícula" representa aproximadamente mil millones de masas solares de materia oscura . ^[1] La región del espacio simulada era un cubo con aproximadamente 2 mil millones de años luz de longitud. ^[1] Este volumen estaba poblado por unos 20 millones de "galaxias". Una supercomputadora ubicada en Garching , Alemania ejecutó la simulación, que utilizó una versión del GADGETcódigo, durante más de un mes. La salida de la simulación necesitó alrededor de 25 terabytes de almacenamiento. ^[4]

Primeros resultados

El Sloan Digital Sky Survey había desafiado la comprensión actual de la cosmología al encontrar candidatos a agujeros negros en cuásares muy brillantes a grandes distancias. Esto significó que se crearon mucho antes de lo esperado inicialmente. Al lograr producir cuásares en los primeros tiempos, la simulación del milenio demostró que estos objetos no contradicen nuestros modelos de evolución del universo.

Milenio II

En 2009, el mismo grupo ejecutó la simulación 'Millennium II' (MS-II) en un cubo más pequeño (unos 400 millones de años luz de lado), con el mismo número de partículas, pero cada partícula representaba 6,9 millones de masas solares. Esta es una tarea numérica bastante más difícil, ya que dividir el dominio computacional entre procesadores se vuelve más difícil cuando hay densos grupos de materia. MS-II usó 1.4 millones de horas de CPU en 2048 núcleos (es decir, aproximadamente un mes) en la computadora Power-6 en Garching; También se ejecutó una simulación con las mismas condiciones iniciales y menos partículas para comprobar que las características en la ejecución de mayor resolución también se vieron a menor resolución.

Millennium XXL

En 2010, se realizó la simulación 'Millennium XXL' (MXXL), esta vez utilizando un cubo mucho más grande (más de 13 mil millones de años luz de lado) y 6720 ³ partículas que representan cada una 7 mil millones de veces la masa del Sol. El MXXL abarca un volumen cosmológico 216 y 27.000 veces el tamaño de las cajas de simulación Millennium y MS-II, respectivamente. La simulación se ejecutó en JUROPA , una de las 15 mejores supercomputadoras del mundo en 2010. Usó más de 12.000 núcleos por un tiempo de CPU equivalente a 300 años, 30 terabytes de RAM y generó más de 100 terabytes de datos. ^{[5] Los} cosmólogos utilizan la simulación MXXL para estudiar la distribución de galaxias y halos de materia oscura a escalas muy grandes y cómo surgieron las estructuras más raras y masivas del universo.

Observatorio Millennium Run

En 2012, se lanzó el proyecto Millennium Run Observatory (MRObs). El MRObs es un observatorio virtual teórico que integra predicciones detalladas de la materia oscura (de las simulaciones del Milenio) y de las galaxias (de modelos semi-analíticos) con un telescopio virtual para sintetizar observaciones artificiales. Los astrofísicos utilizan estas observaciones virtuales para estudiar cómo las predicciones de las simulaciones del Milenio se comparan con el universo real, para planificar futuros estudios de observación y para calibrar las técnicas utilizadas por los astrónomos para analizar las observaciones reales. Un primer conjunto de observaciones virtuales producidas por los MRObs se ha entregado a la comunidad astronómica para su análisis a través del portal web MRObs. También se puede acceder al universo virtual a través de una nueva herramienta en línea, el navegador MRObs,que permite a los usuarios interactuar con Millennium Run Relational Database, donde se almacenan las propiedades de millones de halos de materia oscura y sus galaxias del proyecto Millennium. Actualmente se están planificando actualizaciones del marco MRObs y su extensión a otros tipos de simulaciones.

Ver también

• Illustris
• Eris (simulación)
• Simulación cosmológica Bolshoi

Referencias

1. Springel, Volker; et al. (2005). "Simulaciones de la formación, evolución y agrupamiento de galaxias y cuásares" (PDF) . Naturaleza . 435 (7042): 629–636. arXiv : astro-ph / 0504097 . Código Bibliográfico : 2005Natur.435..629S . doi : 10.1038 / nature03597 . hdl : 2027,42 / 62586 . PMID 15931216 . S2CID 4383030 .   
2. "MPA :: Lo más destacado de la investigación actual :: Agosto de 2004" . Consultado el 28 de mayo de 2009 .
3. "La página pública de Millennium Simulation" . Consultado el 15 de febrero de 2017 .
4. "Simulación del milenio: el modelo más grande del universo" . Consultado el 28 de mayo de 2009 .
5. "El proyecto Millennium-XXL: simulación de la población de galaxias en universos de energía oscura" . Consultado el 2 de julio de 2013 .

Otras lecturas

• Springel, Volker; et al. (2005). "Simulaciones de la formación, evolución y agrupamiento de galaxias y cuásares" (PDF) . Naturaleza . 435 (7042): 629–636. arXiv : astro-ph / 0504097 . Código bibliográfico : 2005Natur.435..629S . doi : 10.1038 / nature03597 . hdl : 2027,42 / 62586 . PMID  15931216 . S2CID  4383030 .
• Boylan-Kolchin, Michael; et al. (2009). "Resolución de la formación de estructuras cósmicas con la simulación Millennium-II". Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society . 398 (3): 1150-116 ?. arXiv : 0903.3041 . Código Bibliográfico : 2009MNRAS.398.1150B . doi : 10.1111 / j.1365-2966.2009.15191.x . S2CID  9703617 .
• Angulo, Raúl; et al. (2012). "Relaciones de escala para cúmulos de galaxias en la simulación Millennium-XXL". Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society . 426 (3): 2046–2062. arXiv : 1203.3216 . Código bibliográfico : 2012MNRAS.426.2046A . doi : 10.1111 / j.1365-2966.2012.21830.x . S2CID  53692799 .
• Overzier, Roderik; et al. (2012). "El Observatorio Millennium Run: Primera Luz". Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society . 428 (1): 778–803. arXiv : 1206.6923 . Código bibliográfico : 2013MNRAS.428..778O . doi : 10.1093 / mnras / sts076 . S2CID  119219960 .
• Lemson, Gerard; Consorcio Virgo (2006). "Historias de formación de galaxias y halo de la simulación del milenio: lanzamiento público de una base de datos orientada a VO y consultable SQL para estudiar la evolución de las galaxias en la cosmogonía LambdaCDM" . arXiv : astro-ph / 0608019 . Código bibliográfico : 2006astro.ph..8019L .

enlaces externos

• Página de datos de Millennium Simulation
• Comunicado de prensa de los resultados del 2 de junio (MPG)
• Página de inicio de VIRGO
• Simulando la evolución conjunta de cuásares, galaxias y su distribución a gran escala
• La página del Observatorio Millennium Run
• La base de datos relacional de Millennium Run