universum

Maak kennis met Illustris: het eerste realistische virtuele universum. Het universum – waar vijf jaar aan gewerkt is – doet dienst als tijdmachine en stelt ons in staat om de evolutie van ons universum te bestuderen.

Eerdere pogingen om een realistisch virtueel universum te creëren, liepen vaak spaak. Onderzoekers misten de computerkracht die nodig was. Bovendien was de onderliggende natuurkunde complex, zeker omdat elke gebeurtenis in het universum weer complexe consequenties heeft. De huidige simulaties hebben dan ook vaak een beperkte resolutie of betreffen slechts een klein deel van het universum. “Tot nu was geen enkele simulatie in staat om het universum zowel op grote als op kleine schaal te reproduceren,” vertelt onderzoeker Mark Vogelsberger.

Supercomputer

Illustris simuleert dertien miljard jaar kosmische evolutie in een kubus die 350 miljoen lichtjaar breed is. Het programma bevat zowel normale materie als donkere materie. Om de simulatie te draaien, werden supercomputers gebruikt. Als een gewone desktopcomputer de simulatie zou moeten draaien, zouden de berekeningen 2000 jaar tijd in beslag hebben genomen.

Maar na vijf jaar onderzoek is het nu eindelijk gelukt om een realistische simulatie van het universum te maken. De simulatie begint zo’n twaalf miljoen jaar na de oerknal. Toen de onderzoekers met de simulatie aan de slag gingen en bij de tegenwoordige tijd arriveerden, telden ze meer dan 41.000 sterrenstelsels in hun gesimuleerde ruimte. En de simulatie liet een realistische mix van spiraalstelsels – zoals de Melkweg – en elliptische sterrenstelsels zien. Ook maakte deze clusters van sterrenstelsels – enorme structuren in de ruimte – en bootste deze de chemie in sterrenstelsels correct na.

De simulatie stelt ons in staat om een kijkje in het verleden te nemen. Nu kunnen we dat ook reeds doen met sterke telescopen, maar de beelden die die telescopen afleveren, kennen hun beperkingen. Wanneer we met die telescopen bijvoorbeeld een object op 25.000 lichtjaar afstand bestuderen, zien we dat object zoals het er 25.000 jaar geleden uitzag (omdat het licht van dat object er 25.000 jaar over doet om ons te bereiken). Maar het is onmogelijk om op deze manier de evolutie van een object te volgen. De simulatie maakt dat wel mogelijk. “Illustris is een tijdmachine,” vertelt onderzoeker shy Genel. “We kunnen voor- en achteruit in de tijd gaan. We kunnen de simulatie pauzeren en inzoomen op een sterrenstelsel of een cluster van sterrenstelsels om te kijken wat er gaande is.”