Alam Semesta Virtual Terbesar yang Pernah Disimulasikan

Jaringan Kosmik: Bagian dari alam semesta virtual yang membentang satu miliar tahun cahaya, menunjukkan bagaimana materi gelap didistribusikan di kosmos sebagai gumpalan kuning yang saling berhubungan dengan filamen gelap. Kekosongan kosmik, yang ditunjukkan sebagai area putih, adalah daerah dengan kepadatan terendah di alam semesta.

Para Peneliti dari University of Zurich telah mensimulasikan pembentukan seluruh alam semesta kita dengan sebuah super komputer. Katalog raksasa yang terdiri dari sekitar 25 miliar galaksi virtual telah dihasilkan dari 2 triliun partikel digital. Katalog digunakan untuk mengkalibrasi percobaan pada panel lensa satelit Euclid yang akan diluncurkan pada tahun 2020 dengan tujuan menyelidiki sifat materi gelap dan energi gelap. Euclid adalah misi antariksa yang digelar oleh Badan Antariksa Eropa (ESA), diambil dari nama seorang matematikawan Yunani kuno dan dikenal sebagai Bapak Geometri.

Euclid, Bapak Geometri

Selama periode tiga tahun, sekelompok astrofisikawan dari University of Zurich telah mengembangkan dan mengoptimalkan kode revolusioner untuk menggambarkan dinamika materi gelap dan pembentukan struktur berskala besar di alam semesta dengan sangat akurat.

Materi gelap itu sendiri adalah partikel subatom yang tidak bisa diamati secara langsung, terbentuk saat Big Bang dalam jumlah yang tak terhitung. Materi gelap merupakan kebalikan materi normal yang bisa diamati, seperti bintang, planet, bulan, asteroid, komet, awan gas, debu dll. Walaupun tidak bisa diamati secara langsung, materi gelap dipercaya bertanggung jawab atas keteraturan alam semesta atau menjadi perancah yang menyatukan alam semesta. Menyerupai lingkaran halo besar yang menyelimuti galaksi, eksistensi materi gelap dapat dibuktikan dari efek gravitasi benda-benda langit normal seperti pada bintang dan galaksi.

Sebagaimana dilaporkan oleh para peneliti, Joachim Stadel, Douglas Potter dan Romain Teyssier dalam makalah studi yang baru diterbitkan, sebuah kode (disebut PKDGRAV3) telah dirancang agar mampu menggunakan memori yang tersedia secara optimal dari kemampuan pemrosesan arsitektur modern super komputer, seperti super komputer "Piz Daint" dari Swiss National Computing Center (CSCS).

Kode PKDGRAV3 dieksekusi pada mesin tercanggih di dunia ini hanya selama 80 jam dan menghasilkan alam semesta virtual sebanyak dua triliun partikel makro yang mewakili cairan materi gelap dan dihasilkan dari ekstrak katalog 25 miliar galaksi virtual.

Mempelajari Komposisi Materi Gelap

Berkat ketepatan perhitungan, para ilmuwan berhasil menampilkan aliran materi gelap yang berkembang di bawah gravitasinya sendiri, termasuk simulasi pembentukan konsentrasi materi kecil yang disebut lingkaran halo materi gelap, mirip lingkaran halo bintang yang mengelilingi Galaksi Bima Sakti. Tantangan yang harus diselesaikan dari simulasi adalah memodelkan galaksi yang ukurannya sepersepuluh ukuran Bima Sakti dalam volume yang setara dengan seluruh alam semesta teramati. Inilah persyaratan yang ditetapkan oleh misi Euclid Eropa, yang tujuan utamanya adalah untuk mengeksplorasi sisi gelap alam semesta.

Mengukur Distorsi Halus

Memang, sekitar 95 persen alam semesta gelap gulita. Kosmos terdiri dari 23 persen materi gelap dan 72 persen energi gelap. "Sifat energi gelap tetap menjadi salah satu teka-teki utama yang belum terpecahkan dalam sains modern," kata Romain Teyssier, profesor University of Zurich untuk komputasi astrofisika. Energi gelap adalah penemuan terbesar dalam kosmologi, selain bertanggung jawab penuh atas ekspansi alam semesta, energi gelap mendominasi komposisi utama alam semesta sebesar 72%.

Teka-teki yang hanya bisa dipecahkan melalui observasi tidak langsung: Jika satelit Euclid menangkap cahaya dari miliaran galaksi di area langit yang luas, para astronom akan mengukur distorsi sangat halus yang timbul dari defleksi cahaya dari galaksi-galaksi latar belakang pada latar depan lensa, atau dengan kata lain distribusi tak terlihat massa materi gelap. "Hal itu sebanding dengan distorsi cahaya oleh panel kaca yang agak tidak rata," kata ilmuwan Joachim Stadel dari University of Zurich.

Mengoptimalkan Strategi Pengamatan Satelit

Katalog galaksi virtual baru ini akan membantu mengoptimalkan strategi pengamatan satelit Euclid dalam setiap penelitiannya dan meminimalkan berbagai kesalahan, sebelum satelit memulai misi pengumpulan data selama enam tahun pada tahun 2020.

"Euclid akan menampilkan peta tomografi alam semesta kita dalam waktu lebih dari 10 miliar tahun evolusi kosmos" kata Stadel. Metode ini diharapkan dapat menghasilkan gambar peta tiga dimensi alam semesta. Dari data satelit Euclid, selain akan mendapatkan informasi baru mengenai sifat energi gelap misterius ini, para peneliti juga berharap dapat menemukan teori fisika baru di luar model standar, seperti versi modifikasi relativitas umum atau jenis partikel baru.

Satelit Euclid

Ditulis oleh: Staf phys.org

Sumber: The largest virtual universe ever simulated

#terimakasihgoogle