La Carrera del Milenio , o Simulación del Milenio (en referencia a su tamaño [1] [2] ), es una simulación por computadora de N cuerpos utilizada para investigar cómo la distribución de la materia en el Universo ha evolucionado a lo largo del tiempo, en particular, cómo la población observada de Se formaron galaxias. Lo utilizan los científicos que trabajan en cosmología física para comparar observaciones con predicciones teóricas .
Un método científico básico para probar teorías en cosmología es evaluar sus consecuencias para las partes observables del universo. Una evidencia observacional es la distribución de la materia, incluidas las galaxias y el gas intergaláctico, que se observa hoy. La luz emitida desde 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 también se puede observar directamente la evolución en el tiempo de la distribución de la materia en el universo.
La Simulación 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 el fondo cósmico de microondas , unos 379.000 años después del inicio del universo. La radiación de fondo cósmica se ha estudiado mediante experimentos con satélites y las heterogeneidades observadas en el fondo cósmico sirven como punto de partida para seguir la evolución de la correspondiente distribución de la materia. Utilizando las leyes físicas que se espera que se cumplan en las cosmologías actualmente conocidas y 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, se han construido dentro de su salida almacenada una serie de simulaciones cada vez más sofisticadas y de mayor fidelidad de la formación de la población de galaxias y se han hecho públicas a través de Internet. Además de mejorar el tratamiento de la astrofísica de la formación de galaxias, versiones recientes han ajustado los parámetros del modelo cosmológico subyacente para reflejar ideas cambiantes sobre sus valores precisos. Hasta la fecha (mediados de 2018), más de 950 artículos publicados han utilizado datos de Millennium Run, lo que la convierte, al menos según esta medida, en la simulación astrofísica de mayor impacto de todos los tiempos. [3]
Para los primeros resultados científicos, publicados el 2 de junio de 2005, la Simulación Millennium rastreó 2160 3 , es decir, algo más de 10 mil millones de "partículas". No se trata de 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 código GADGET , durante más de un mes. El resultado de la simulación necesitó unos 25 terabytes de almacenamiento. [4]
El Sloan Digital Sky Survey había desafiado la comprensión actual de la cosmología al encontrar candidatos a agujeros negros en quásares muy brillantes a grandes distancias. Esto significó que se crearon mucho antes de lo esperado inicialmente. Al lograr producir con éxito cuásares en épocas tempranas, la Simulación Milenio demostró que estos objetos no contradicen nuestros modelos de la evolución del universo.
En 2009, el mismo grupo realizó la simulación 'Millennium II' (MS-II) en un cubo más pequeño (de 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 utilizó 1,4 millones de horas de CPU en 2048 núcleos (es decir, aproximadamente un mes) en la computadora Power-6 de Garching; También se ejecutó una simulación con las mismas condiciones iniciales y menos partículas para verificar que las características en la ejecución de mayor resolución también se observaron a menor resolución.
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, cada una de las cuales representa 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 supercomputadoras más importantes del mundo en 2010. Utilizó más de 12.000 núcleos para un equivalente a 300 años de tiempo de CPU, 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.
En 2012, se lanzó el proyecto Millennium Run Observatory (MRObs). El MRObs es un observatorio virtual teórico que integra predicciones detalladas para la materia oscura (a partir de las simulaciones Millennium) y para las galaxias (a partir de modelos semianalíticos) con un telescopio virtual para sintetizar observaciones artificiales. Los astrofísicos utilizan estas observaciones virtuales para estudiar cómo se comparan las predicciones de las simulaciones Millennium con el universo real, planificar futuros estudios de observación y calibrar las técnicas utilizadas por los astrónomos para analizar observaciones reales. Un primer conjunto de observaciones virtuales producidas por 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 la base de datos relacional Millennium Run 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.
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