Ilmuwan China Bikin Simulasi Terbesar Alam Semesta di Superkomputer
Sebuah tim internasional yang dipimpin China merilis simulasi kosmologis terbesar yang pernah ada bernama "HyperMillennium" dan menjangkau jarak 12 miliar tahun cahaya.
Platform simulasi ini disebut memberikan para ilmuwan alat digital yang sangat canggih untuk meneliti evolusi alam semesta.
HyperMillenium hadir dalam bentuk kubus raksasa dengan ukuran sisi 12 miliar tahun cahaya dan menggunakan 4,2 triliun partikel materi gelap virtual.
Dengan menerapkan teknik yang disebut simulasi numerik N-body, tim tersebut secara akurat merekonstruksi bagaimana struktur berskala besar di alam semesta berevolusi selama 10 miliar tahun.
Secara sederhana, mereka membangun alam semesta virtual di dalam superkomputer, dimulai dari segera setelah Big Bang dan mengikuti tarikan gravitasi langkah demi langkah.
Kosmos virtual ini memungkinkan para peneliti "memutar balik waktu" dan mempelajari bagaimana galaksi serta fitur kosmik lainnya terbentuk.
Dengan menambahkan model fisika pembentukan galaksi, simulasi ini menghasilkan katalog terperinci mengenai posisi galaksi, kecerahan, dan ciri-ciri penting lainnya.
Hal ini memberikan dukungan teoretis bagi penelitian mengenai materi gelap dan energi gelap, serta memberikan dukungan kuat bagi program survei galaksi generasi baru, seperti Teleskop Stasiun Luar Angkasa China dan misi Euclid dari Badan Antariksa Eropa.
"Simulasi ini diselesaikan dengan resolusi gaya dan akurasi waktu yang tinggi, serta berhasil mencapai terobosan dalam skala komputasi. Hal ini memungkinkan para ilmuwan untuk mempelajari struktur kosmik masif yang sangat langka secara mendetail sambil tetap mempertahankan kekuatan statistik yang kuat," kata Wang Qiao, seorang peneliti di Observatorium Astronomi Nasional Akademi Ilmu Pengetahuan China (NAOC) dalam keterangannya, Jumat (24/4), dikutip dari laman Akademi Sains China (CAS).
Superkomputer China
Simulasi berskala besar semacam itu membutuhkan sumber daya komputasi yang sangat besar, dan tim peneliti menggunakan perangkat lunak yang dikembangkan sendiri bernama PhotoNs, yang dirancang khusus untuk superkomputer domestik China.
Setelah lebih dari 10 tahun mengerjakan algoritma dan optimisasi, tim ini berhasil melakukan perhitungan yang efisien menggunakan lebih dari 10.000 kartu akselerator.
Proyek ini menghabiskan lebih dari 100 juta jam inti CPU dan 10 juta jam kartu akselerator, serta menghasilkan sekitar 13 petabytes data mentah dan yang telah diproses.
Mike Boylan-Kolchin, seorang profesor dari University of Texas di Austin, menyebut simulasi tersebut sebagai keajaiban komputasi yang akan membantu mengungkap rahasia energi gelap dan alam semesta awal.
Ia juga mencatat bahwa ukuran dan resolusinya yang belum pernah terjadi sebelumnya menjadikannya tolok ukur bagi komunitas penelitian selama bertahun-tahun mendatang.
Sementara itu, Direktur Institut Max Planck untuk Astrofisika di Jerman Volker Springel mengatakan bahwa simulasi ini mengubah batasan-batasan kosmologi numerik. Ia merasa sangat terkesan dengan upaya tim dalam mewujudkan simulasi yang begitu besar dan sangat akurat, yang memungkinkan dilakukannya pengujian baru dengan presisi tinggi terhadap model kosmologi standar.
Makalah penelitian pertama yang dihasilkan dari proyek ini diterbitkan di jurnal Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Sebagai bukti kekuatan simulasi tersebut, tim membandingkan hasil simulasi dengan pengamatan nyata terhadap Abell 2744, gugus galaksi terkenal yang berjarak sekitar empat miliar tahun cahaya dari Bumi.
Kesesuaiannya dinilai luar biasa hingga tingkat piksel yang menegaskan bahwa model kosmologi standar tetap berlaku bahkan dalam lingkungan yang sangat kompleks seperti gugus galaksi yang bertabrakan.
Menurut NAOC, batch pertama data simulasi telah dirilis ke komunitas ilmiah global melalui National Astronomical Data Center, sebuah platform untuk penelitian astronomi, pendidikan, dan aplikasi berbasis data.
(lom/fea)