El proyecto Illustris es una serie en curso de simulaciones astrofísicas realizadas por una colaboración internacional de científicos. [1] El objetivo es estudiar los procesos de formación y evolución de galaxias en el universo con un modelo físico integral. Los primeros resultados se describieron en varias publicaciones [2] [3] [4] tras una amplia cobertura de prensa. [5] [6] [7] El proyecto publicó todos los datos producidos por las simulaciones en abril de 2015. Los desarrolladores clave de la simulación Illustris han sido Volker Springel (Max-Planck-Institut für Astrophysik) y Mark Vogelsberger (Massachusetts Institute of Tecnología). El marco de simulación y el modelo de formación de galaxias de Illustris se han utilizado para una amplia gama de proyectos derivados, comenzando con Auriga e IllustrisTNG (ambos de 2017), seguidos de Thesan (2021), MillenniumTNG (2022) y TNG-Cluster (2023).
El proyecto Illustris original fue llevado a cabo por Mark Vogelsberger [8] y colaboradores como la primera aplicación de formación de galaxias a gran escala del novedoso código Arepo de Volker Springel. [9]
El proyecto Illustris incluyó simulaciones cosmológicas a gran escala de la evolución del universo , abarcando las condiciones iniciales del Big Bang , hasta la actualidad, 13.800 millones de años después. Los modelos, basados en los datos y cálculos más precisos disponibles actualmente, se comparan con los hallazgos reales del universo observable para comprender mejor la naturaleza del universo , incluida la formación de galaxias , la materia oscura y la energía oscura . [5] [6] [7]
La simulación incluyó muchos procesos físicos que se cree que son críticos para la formación de galaxias. Estos incluyen la formación de estrellas y la posterior "retroalimentación" debida a explosiones de supernovas, así como la formación de agujeros negros supermasivos, su consumo de gas cercano y sus múltiples modos de retroalimentación energética. [1] [4] [10]
Imágenes, videos y otras visualizaciones de datos para distribución pública están disponibles en la página oficial de medios.
La simulación principal de Illustris se ejecutó en la supercomputadora Curie del CEA (Francia) y en la supercomputadora SuperMUC del Centro de Computación Leibniz (Alemania) . [1] [11] Se requirió un total de 19 millones de horas de CPU, utilizando 8192 núcleos de CPU . [1] El uso máximo de memoria fue de aproximadamente 25 TB de RAM. [1] Se guardaron un total de 136 instantáneas durante el transcurso de la simulación, lo que suma un volumen de datos acumulado de más de 230 TB. [2]
Se utilizó un código llamado "Arepo" para ejecutar las simulaciones de Illustris. Fue escrito por Volker Springel, el mismo autor que el código GADGET . El nombre se deriva de la Plaza Sator . Este código resuelve las ecuaciones acopladas de gravedad e hidrodinámica utilizando una discretización del espacio basada en una teselación de Voronoi en movimiento . Está optimizado para ejecutarse en supercomputadoras de gran tamaño con memoria distribuida utilizando un enfoque MPI .
En abril de 2015 (once meses después de la publicación de los primeros artículos), el equipo del proyecto hizo públicos todos los productos de datos de todas las simulaciones. [12] Todos los archivos de datos originales se pueden descargar directamente a través de la página web de publicación de datos. Esto incluye catálogos grupales de halos y subhalos individuales, árboles de fusión que rastrean estos objetos a través del tiempo, datos instantáneos completos de partículas en 135 puntos temporales distintos y varios catálogos de datos complementarios. Además de la descarga directa de datos, una API basada en web permite completar muchas tareas comunes de búsqueda y extracción de datos sin necesidad de acceder a los conjuntos de datos completos.
En diciembre de 2018, Deutsche Post reconoció la simulación Illustris mediante un sello de serie especial .
El marco de simulación de Illustris ha sido utilizado por una amplia gama de proyectos derivados que se centran en cuestiones científicas específicas. IllustrisTNG: El proyecto IllustrisTNG, la continuación de "la próxima generación" de la simulación Illustris original, se presentó por primera vez en julio de 2017. Un equipo de científicos de Alemania y EE. UU. dirigido por el Prof. Volker Springel. [13] En primer lugar, se desarrolló un nuevo modelo físico que, entre otras características, incluía tres simulaciones planificadas de magnetohidrodinámica , que utilizaban diferentes volúmenes a diferentes resoluciones. La simulación intermedia (TNG100) fue equivalente a la simulación original de Illustris. A diferencia de Illustris, se ejecutó en la máquina Hazel Hen en el Centro de Computación de Alto Rendimiento de Stuttgart , Alemania. Se emplearon hasta 25.000 núcleos de computadora. En diciembre de 2018, los datos de simulación de IllustrisTNG se hicieron públicos. El servicio de datos incluye una interfaz JupyterLab . Auriga: El proyecto Auriga consiste en simulaciones con zoom de alta resolución de halos de materia oscura similares a la Vía Láctea para comprender la formación de nuestra galaxia, la Vía Láctea. Thesan: El proyecto Thesan es una versión de transferencia radiativa de IllustrisTNG para explorar la época de la reionización. MillenniumTNG: MillenniumTNG emplea el modelo de formación de galaxias IllustrisTNG en un volumen cosmológico más grande para explorar el extremo masivo de la función de masa del halo para obtener pronósticos cosmológicos detallados de la sonda. TNG-Cluster: un conjunto de simulaciones ampliadas de alta resolución de cúmulos de galaxias.
