El proyecto Illustris es una serie de simulaciones astrofísicas en curso llevadas a cabo por una colaboración internacional de científicos. [1] El objetivo es estudiar los procesos de formación y evolución de las 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 Technology). El marco de simulación Illustris y el modelo de formación de galaxias se han utilizado para una amplia gama de proyectos derivados, comenzando con Auriga e IllustrisTNG (ambos en 2017), seguidos por Thesan (2021), MillenniumTNG (2022) y TNG-Cluster (2023).
El proyecto original Illustris fue llevado a cabo por Mark Vogelsberger [8] y colaboradores como la primera aplicación a gran escala del novedoso código Arepo de Volker Springel para la formación de galaxias. [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 en la actualidad, se compararon 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 consideran críticos para la formación de galaxias, como la formación de estrellas y la "retroalimentación" posterior debida a las 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, vídeos 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 en el CEA (Francia) y en la supercomputadora SuperMUC en el 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, con un volumen de datos acumulado de más de 230 TB. [2]
Para ejecutar las simulaciones de Illustris se utilizó un código llamado "Arepo". Fue escrito por Volker Springel, el mismo autor del código GADGET . El nombre deriva del cuadrado de 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 grandes 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 publicó 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 de partículas de instantáneas completas en 135 puntos temporales distintos y varios catálogos de datos complementarios. Además de la descarga directa de datos, una API basada en la web permite realizar muchas tareas comunes de búsqueda y extracción de datos sin necesidad de acceder a los conjuntos de datos completos.
En diciembre de 2018, la simulación Illustris fue reconocida por Deutsche Post a través de un sello de serie especial .
El marco de simulación Illustris ha sido utilizado por una amplia gama de proyectos derivados que se centran en cuestiones científicas específicas. IllustrisTNG: El proyecto IllustrisTNG, la "próxima generación" de la simulación original de Illustris, se presentó por primera vez en julio de 2017. Un equipo de científicos de Alemania y los EE. UU. dirigido por el profesor Volker Springel. [13] En primer lugar, se desarrolló un nuevo modelo físico, que entre otras características incluía magnetohidrodinámica , planificó tres simulaciones, que utilizaron diferentes volúmenes a diferentes resoluciones. La simulación intermedia (TNG100) era 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, Stuttgart en Alemania. Se emplearon hasta 25.000 núcleos de computadora. En diciembre de 2018, los datos de simulación de IllustrisTNG se publicaron. 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 los de 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 reionización. MillenniumTNG: El MillenniumTNG emplea el modelo de formación de galaxias de IllustrisTNG en un volumen cosmológico más grande para explorar el extremo masivo de la función de masa del halo para realizar pronósticos cosmológicos detallados. TNG-Cluster: Un conjunto de simulaciones con zoom de alta resolución de cúmulos de galaxias.
