blaze double app-'Uchuu', a simulação mais exata e completa do universo que te permite 'viajar no tempo'
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Cientistas do Japão, Espanha e outros países recriaram a evolução do universo com um supercomputador. E eles disponibilizaram o programa gratuitamente para todos os usuários interessados.
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Uma equipe internacional de pesquisadores não apenas criou um universo virtual inteiro. Ela também o tornou disponível gratuitamente para todos com acesso à Internet.
Uchuu, termo que significa universoblaze double appjaponês, é a simulação mais realista do cosmos feita até hoje.
O projeto foi desenvolvido pelo Observatório Astronômico Nacional do Japão (NAOJ)blaze double appcolaboração com o Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC), o Centro de Supercomputación de Galicia (CESGA) e a rede acadêmica e de pesquisa espanhola RedIRIS.
Outros grupos de pesquisa do Japão, EUA, Argentina, Austrália, Chile, França e Itália também participam da iniciativa.
A simulação nos permitirá estudar a evolução do universo com um nível de detalhe e informação sem precedentes, praticamente desde depois do Big Bang até o presente.
"Uchuu visa basicamente recriar como o universo se formou, toda a estrutura, tudo o que vemos desde quando o universo estava apenas emblaze double appinfância e tinha 400 mil anos", disse o cosmólogo Francisco Prada, professor do Conselho Superior de Pesquisa Científica da Espanha (CSIC) do Instituto de Astrofísica da Andaluzia (IAA) à BBC News Mundo (serviço de notíciasblaze double appespanhol da BBC).
"Conseguimos, com um supercomputador intensamente dedicado ao projeto, recriar toda a física envolvida, basicamente todas as equações da gravidade de Einstein e os componentes energéticos e materiais do universo, bem como todos os processos envolvidos numericamente."
A simulação, que já está disponível na nuvem do CESGA, permitirá aos cientistas focarblaze double appdiferentes momentos da história do universo e facilitará a compreensão de fenômenos como a evolução das galáxias e a formação de buracos negros.
Supercomputador
A simulação foi possibilitada pelo supercomputador ATERUI II, o mais poderoso dedicado exclusivamente à astrofísica, que pertence ao Observatório Astronômico Nacional do Japão.
"Outros grandes computadores como o Mare Nostrumblaze double appBarcelona podem ter muito mais processadores. Mas a vantagem do ATERUI é que ele se dedica a poucos projetosblaze double appastrofísica", diz Prada.
"E isso permite que você tenha uso exclusivo por muito tempo para poder fazer uma simulação como essa, que de outra forma seria impossível. Tivemos a sorte de usar o ATERUI por um ano inteiro 48 horas todos os meses exclusivamente. Este é um enorme privilégio."
Tomoaki Ishiyama, da Chiba University no Japão, foi o responsável pelo desenvolvimento e execução do código que criou a simulação.
O resultado "são três petabytes de dados, o equivalente a quase um milhão de fotos de um telefone móvel de 12 megapixels", disse Ishiyama, segundo a agência EFE.
A simulação consisteblaze double app2,1 bilhões de partículasblaze double appum cubo virtual de 9,6 bilhões de anos-luz de lado, uma dimensão comparável à metade da distância que existe entre a Terra e as galáxias mais distantes observadas, diz o CSIC.
Todos os dados para análise estão guardados no CESGA, centro misto do CSIC e da Junta de Galicia, podendo também ser descarregados online através do servidor IAA.
Evolução da galáxia
Uchuu permitirá aos cientistas estudar detalhadamente diferentes momentos e cenários da história do universo, ao longo de mais de 13 bilhões de anos.
"Pela primeira vez podemos estudar na mesma simulação tanto objetos muito pequenos quanto objetos enormes, tanto galáxias com massas menores que nossa Via Láctea quanto aglomerados de galáxias muito grandes, ou mesmo vazios enormes, mantendo a mesma resolução. Isso não havia sido possível aindablaze double appuma mesma simulação."
"É como seblaze double appoutra simulação você pudesse estudar apenas carros. Mas com nossa simulação nós conseguimos estudar de um skate até um avião ou um superpetroleiro, e também poderíamos ver como todos esses objetos estão distribuídos tantoblaze double appuma planície ou no Himalaia ou nas águas do oceano,blaze double appambientes muito diferentes de densidade da matéria."
"As galáxias do universo estão distribuídas no que chamamos de estrutura de grande escala: existem grandes vazios, onde existem muito poucas galáxias, existem filamentos, existem grupos como a Via Láctea e Andrômeda e depois existem grandes objetos que são mil vezes mais massivos do que a nossa Via Láctea. "
A simulação permite ver, por exemplo, como pequenas galáxias se agregam (se fundem) ao longo da história e formam outras maiores, algo chamado de formação hierárquica da estrutura do universo, explica Prada.
"Foi assim que a Via Láctea se formou. Ela vem 'comendo' muitos objetos minúsculos e isso faz parte da história da formação da galáxia."
A simulação também permitiria estudar a colisão de duas galáxias que possuem buracos negros muito massivos que podem produzir ondas gravitacionais.
"Galáxias massivas como a Via Láctea têm um buraco negro. É essencial entender o crescimento dessas estruturas porque isso também tem relação com a taxa de acréscimo de matéria dos buracos negros, como eles se formam."
'Óculos de matéria escura'
Uma característica fundamental sobre o Uchuu é que ele incorpora não apenas matéria visível, mas também a misteriosa matéria escura e energia escura.
A matéria comum, composta de átomos, representa menos de 5% da energia total do universo.
A matéria escura, uma forma de matéria que não interage com a luz e só é detectável por seus efeitos gravitacionais, representa cerca de 25%. O resto, 70%, é o que os cientistas chamam de energia escura.
Na visualização Uchuu disponível no YouTube, por exemplo, se enxerga a matéria escura e como ela se distribuiblaze double appum objeto supermassivo, como poderia ser um grande aglomerado de galáxias.
"Nossa simulação tem todos os ingredientes, todos os parâmetros que conhecemos hoje nas proporções certas", disse Prada.
As imagens do Uchuu são equivalentes a "colocar óculos especiais" para visualizar a matéria escura.
"Houve um momento na história do universoblaze double appque a gravidade teve que competir com a energia escura porque, se você tivesse apenas a gravidade, toda a matéria começaria a entrarblaze double appcolapso."
"No entanto, chega um momento na história do universoblaze double appque essa energia escura começa a dominar que não sabemos o que é, mas sabemosblaze double apptermos práticos que é como uma força repulsiva, como uma pressão contra a gravidade, ", explicou Prada para a BBC News Mundo.
"Um dos grandes desafios para Uchuu é que por ter simulado toda a estrutura do universo e ser capaz de comparar todas as estatísticas que observamos — por exemplo, quantos grandes aglomerados de galáxias temos, quantos grandes vazios, como o as galáxias estão agrupadas —, poderemos interpretar melhor a natureza da energia escura e da matéria escura, que até hoje não sabemos o que é. "
"Entende-se que a matéria escura é uma partícula elementar, mas não sabemos o que é. E a energia escura não se tem nem ideia dela, entende-se que o universo está se expandindo rapidamente no momento mais tardio, mas não sabemos o que causa essa expansão acelerada."
Francisco Prada explica: "Esta imagem mostra quatro instantes da história do universo, o presente está abaixo e o passado está acima. E as três colunas correspondem a diferentes regiões do universo".
"Por exemplo, o da direita é muito interessante porque mostra o processo de formação de um grande vazio."
"Se formos para o presente, você verá que a densidade de galáxias lá é muito baixa, existem grandes regiões que têm um déficit, um vácuo de galáxias, então podemos voltar no tempo e ver como isso se formou."
"Na primeira coluna você vê um objeto semelhante à Via Láctea; é como se colocássemos óculos no céu e víssemos matéria escura."
"Seblaze double appvez disso eu der a vocês uma imagem do que só pode ser visto pelo telescópio, seria uma bela galáxia como as das imagens do Hubble, mas vemos toda a matéria escura, porqueblaze double appnossa própria galáxia deve haver milhares de pequenos objetos que são matéria escura."
"E no meio você vê um aglomerado de galáxias que é um objeto mil vezes mais massivo. "
Da Argentina e do Chile
A cientista Sofía Alejandra Cora, do Instituto de Astrofísica de La Plata, da Argentina, também participa do projeto Uchuu.
Cora é pesquisadora independente do Conselho Nacional de Pesquisa Científica e Técnica (Conicet) e professora associada da Faculdade de Ciências Astronômicas e Geofísicas da Universidade Nacional de La Plata.
"O principal objetivo da minha participação neste projeto é gerar um catálogo de galáxias a partir dos dados da simulação de Uchuu, que considera apenas matéria escura."
"Para fazer isso, as informações sobre as propriedades dos halos de matéria escura e a forma como eles crescem e se fundem ao longo do tempo são tomadas como base", ela explicou à BBC News Mundo.
"E um modelo semi-analítico de formação e evolução de galáxias é aplicado, levandoblaze double appconsideração vários processos físicos que determinam as propriedades das galáxias", continuou ele.
"Um modelo semi-analítico consisteblaze double appum conjunto de receitas analíticas simples que modelam diferentes processos físicos que afetam o gás e as estrelas que constituem uma galáxia."
"A versão mais recente do modelo usado por nosso grupo de trabalho na Argentina está descritablaze double appum artigo nos Montlhy Notices da Royal Astronomical Society. Esta tarefa estáblaze double appdesenvolvimento."
Cristian Vega Martínez, pesquisador do Departamento de Astronomia e do Instituto de Pesquisa Multidisciplinarblaze double appCiência e Tecnologia da Universidade de La Serena (ULS), no Chile, também participa do projeto.
"Um dos grandes desafios do Uchuu foi administrar e publicar a grande quantidade de dados que uma simulação desta categoria pode produzir".
"Este tipo de simulação pode facilmente gerar centenas de terabytes", disse Vega à BBC News Mundo.
"Portanto, estamos trabalhando ativamente para projetar as técnicas para manipular esses dados, fornecer uma maneira direta de compartilhá-los e fornecer ferramentas para seu uso."
Ele contribui comblaze double appexperiência na área de formação de galáxias e simulações de evolução, e seu conhecimento de computação de alto rendimento.
"Os dados publicados devem ser fornecidos de uma forma que possa ser útil para a comunidade", diz.
"Simulações desse tipo, que permitem modelar grandes volumes do universo (que simulam as estruturas que definem onde as galáxias se formam), são necessárias para poder contrastar nossas teorias físicas de formação de galáxias e da evolução do universo , com os resultados de grandes experimentos modernos (telescópios) ".
'Dar acesso a outras pessoas'
Para Francisco Prada, um dos principais motivos da importância do Uchuu é ablaze double appdisponibilidade gratuita.
"Como cientista, eu acredito na responsabilidade de dar acesso a outros cientistas que não têm a possibilidade de fazer essas simulações para que eles possam fazer ciência de alto nível, de última geração", disse.
"Tornamos isso público para todos os cientistas do mundo, e não apenas para os cientistas, mas também para todas as pessoas que possuem a Internet."
"E também na Galícia temos os dados, para que as pessoas possam entrar lá e fazer a análise dos dados sem precisar fazer downloadblaze double appcasa. Por isso também disponibilizamos a capacidade informática, porque normalmente essa capacidade informática não está disponível a qualquer um."
A simulação, análise e divulgação pública dos dados foram financiadas por instituições públicas no Japão e na Espanha.
"O custo deste projeto é muito alto e há poucos grupos no mundo que podem fazer este projeto."
"Estamos na era do Big Data, onde o que Uchuu gerou é muito maior do que a quantidade de dados armazenados pelo YouTube, Amazon e Google juntos."
"Conseguimos realmente disponibilizar gratuitamente a pesquisa de pontapara a sociedade e os cientistas, isso é o que considero muito animador."
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