{"id":62795,"date":"2022-05-20T13:15:06","date_gmt":"2022-05-20T13:15:06","guid":{"rendered":"https:\/\/www.ull.es\/portal\/noticias\/?p=62795"},"modified":"2022-05-20T13:15:06","modified_gmt":"2022-05-20T13:15:06","slug":"la-ull-y-el-iac-desarrollan-un-nuevo-algoritmo-que-simula-el-medio-intergalactico-del-universo-en-segundos","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.ull.es\/portal\/noticias\/2022\/la-ull-y-el-iac-desarrollan-un-nuevo-algoritmo-que-simula-el-medio-intergalactico-del-universo-en-segundos\/","title":{"rendered":"La ULL y el IAC desarrollan un nuevo algoritmo que simula el medio intergal\u00e1ctico del Universo en segundos"},"content":{"rendered":"<p>El Instituto de Astrof\u00edsica de Canarias, junto a la Universidad de La Laguna, ha liderado el desarrollo de un nuevo procedimiento num\u00e9rico que permite reproducir en pocos segundos, con t\u00e9cnicas de Big Data y aprendizaje autom\u00e1tico, el medio intergal\u00e1ctico obtenido de una simulaci\u00f3n cosmol\u00f3gica de 100.000 horas de computaci\u00f3n. Gracias a este algoritmo, denominado Hydro-BAM, los investigadores han podido estudiar la jerarqu\u00eda en la relaci\u00f3n de las propiedades de la materia oscura, el gas ionizado y el hidr\u00f3geno neutro intergal\u00e1ctico, ingredientes que conforman la estructura a gran escala del Universo. La investigaci\u00f3n tambi\u00e9n ha permitido reproducir con alta precisi\u00f3n los denominados \u201cbosques de Lyman-alfa\u201d, un patr\u00f3n de l\u00edneas en los espectros de galaxias distantes y cu\u00e1sares cuyo an\u00e1lisis es fundamental para avanzar en la comprensi\u00f3n del Cosmos. El estudio ha dado lugar a la publicaci\u00f3n de dos art\u00edculos en la revista <em>The Astrophysical Journal<\/em>.<\/p>\n<p>Las observaciones actuales parecen indicar que todo lo que nuestro universo est\u00e1 dominado por materia y energ\u00eda oscuras, mucho m\u00e1s abundantes que la materia convencional o bari\u00f3nica. Esta materia, aquella que podemos ver, supone tan solo un 5% de toda la masa del Universo. En cambio, la materia oscura, invisible a nuestros ojos, forma aproximadamente el 27% de nuestro inmenso cosmos. El 68% restante est\u00e1 compuesto por energ\u00eda oscura que no solo es responsable de que el Universo se expanda, sino tambi\u00e9n de que lo haga en constante aceleraci\u00f3n.<\/p>\n<p>El modelo cosmol\u00f3gico est\u00e1ndar asume que la organizaci\u00f3n del Universo en sus escalas m\u00e1s grandes depende de la interacci\u00f3n de estos ingredientes. De hecho, las actuales simulaciones num\u00e9ricas de \u00faltima generaci\u00f3n empiezan a proporcionar una modelizaci\u00f3n realista de estos procesos. Sin embargo, sigue habiendo un gran n\u00famero de incertidumbres.<\/p>\n<p>Para obtener predicciones te\u00f3ricas fiables, los cient\u00edficos necesitan realizar grandes conjuntos de simulaciones num\u00e9ricas que abarquen un amplio volumen cosmol\u00f3gico y que est\u00e9n basados en distintos modelos posibles que incluyan todos los procesos f\u00edsicos relevantes. Estos \u201cuniversos virtuales\u201d sirven como bancos de pruebas para el estudio de la Cosmolog\u00eda. Sin embargo, las simulaciones son muy costosas desde el punto de vista computacional y las instalaciones inform\u00e1ticas actuales s\u00f3lo permiten explorar peque\u00f1os vol\u00famenes c\u00f3smicos, si se comparan con los vol\u00famenes que cubren las campa\u00f1as de observaci\u00f3n actuales y futuras.<\/p>\n<p><strong>B<\/strong><strong>ig\u00a0Data e inteligencia artificial para descifrar el Universo<\/strong><\/p>\n<p>Una colaboraci\u00f3n entre un equipo del Instituto de Astrof\u00edsica de Canarias, dirigido por Francisco-Shu Kitaura, y otro de la Universidad de Osaka, liderado por Kentaro Nagamine, han desarrollado nuevas estrategias que permiten recrear, de manera detallada y r\u00e1pida, modelos computacionales sobre la formaci\u00f3n y evoluci\u00f3n del Universo. \u201cEstamos realizando un esfuerzo especial para desarrollar t\u00e9cnicas de aprendizaje autom\u00e1tico que permitan acelerar todo el proceso, ahorrar costes computacionales y ejecutar eficazmente muchas de estas simulaciones\u201d, explica Francesco Sinigaglia, estudiante de doctorado conjunto de la Universidad de La Laguna, el IAC y la Universidad de Padua (Italia), y primer autor de los dos art\u00edculos publicados.<\/p>\n<p>En concreto, el equipo del IAC ha desarrollado un novedoso algoritmo, denominado Hydro-BAM, que combina conceptos avanzados de teor\u00eda de la probabilidad, aprendizaje autom\u00e1tico y Cosmolog\u00eda. Este algoritmo ha permitido obtener, en tan s\u00f3lo unas decenas de segundos,\u00a0predicciones tan precisas como la costosa simulaci\u00f3n hidrodin\u00e1mica, de cerca de 100.000 horas en un superordenador, realizada por el equipo de Osaka y que ha sido utilizada para entrenar a Hydro-BAM. \u201cEl algoritmo son unas 100.000 l\u00edneas de c\u00f3digo escritas en el IAC, fruto del esfuerzo de a\u00f1os de trabajo, aproximadamente el mismo n\u00famero que la primera versi\u00f3n de Photoshop\u201d, se\u00f1ala\u00a0Francisco-Shu Kitaura, investigador del IAC.<\/p>\n<p>\u00abEl objetivo de estos estudios es perfeccionar nuestra comprensi\u00f3n de la estructura a gran escala del Universo e inferir informaci\u00f3n sobre su evoluci\u00f3n a lo largo del tiempo c\u00f3smico, mediante la modelizaci\u00f3n y la observaci\u00f3n de cantidades bari\u00f3nicas\u201d, destaca\u00a0Andr\u00e9s Balaguera-Antol\u00ednez, investigador del IAC y uno de los principales desarrolladores del c\u00f3digo Hydro-BAM. \u201cNuestros m\u00e9todos pretenden reproducir el Universo observado a trav\u00e9s de una evaluaci\u00f3n detallada de los diferentes y complejos v\u00ednculos estad\u00edsticos entre la distribuci\u00f3n tridimensional de la materia oscura y la materia visible como las galaxias y el gas intergal\u00e1ctico\u201d, explica.<\/p>\n<p><strong>\u00c1rboles de gas que permiten ver el bosque c\u00f3smico<\/strong><\/p>\n<p>Mediante este nuevo procedimiento computacional, los investigadores abordaron la conexi\u00f3n con el Universo observable. \u201cHemos realizado un exhaustivo an\u00e1lisis de posprocesamiento de nuestras simulaciones hidrodin\u00e1micas poniendo millones de observadores virtuales para modelar el denominado bosque Lyman-alfa, un patr\u00f3n de l\u00edneas que aparece en los espectros de galaxias lejanas y cu\u00e1sares\u201d, describe\u00a0Ikkoh Shimuzu, antiguo miembro de la Universidad de Osaka (ahora en la Universidad Shikoku Gakuin). Este patr\u00f3n se produce cuando \u201c\u00e1rboles\u201d de gas de hidr\u00f3geno, repartidos a lo largo y ancho del Universo, absorben la luz emitida por estos objetos distantes. De esta manera los cient\u00edficos pueden ver distintas l\u00edneas de absorci\u00f3n correspondientes a nubes a diferentes distancias y que, por lo tanto, muestran diversas edades del Universo, adem\u00e1s de obtener informaci\u00f3n sobre el medio intergal\u00e1ctico.<\/p>\n<p>\u00abEl avance lleg\u00f3 cuando comprendimos que las conexiones entre las cantidades de gas intergal\u00e1ctico, la materia oscura y el hidr\u00f3geno neutro que intent\u00e1bamos modelar est\u00e1n bien organizadas de forma jer\u00e1rquica\u201d, se\u00f1ala Sinigaglia. \u201cEl gas ionizado tiene una distribuci\u00f3n en el espacio muy similar a la de la materia oscura y el hidr\u00f3geno neutro est\u00e1 determinado por la distribuci\u00f3n del gas ionizado; adem\u00e1s, la distribuci\u00f3n conjunta del gas ionizado y del hidr\u00f3geno neutro nos aporta informaci\u00f3n sobre el estado t\u00e9rmico del gas y permite predecir el flujo de absorci\u00f3n del bosque Lyman-alfa\u201d, explica el investigador.<\/p>\n<p>\u201cNuestros art\u00edculos en este campo est\u00e1n teniendo un gran impacto en la comunidad cient\u00edfica y hemos sido contactados por grupos de primer nivel mundial\u201d, subraya Kitaura. A pesar del \u00e9xito alcanzado, los autores consideran que la investigaci\u00f3n est\u00e1 justo empezando y planean producir miles de universos simulados que incluyan la f\u00edsica bari\u00f3nica, lo que deber\u00eda permitir un an\u00e1lisis amplio de los datos de los sondeos de galaxias como\u00a0<a href=\"https:\/\/www.desi.lbl.gov\/\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\">DESI<\/a>,\u00a0<a href=\"http:\/\/casu.ast.cam.ac.uk\/surveys-projects\/weave\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\">WEAVE<\/a>&#8211;<a href=\"http:\/\/www.j-pas.org\/\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\">JPAS<\/a>\u00a0y el proyecto\u00a0<a href=\"https:\/\/pfs.ipmu.jp\/\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\">Subaru PFS<\/a>. En particular, el resultado de esta investigaci\u00f3n permitir\u00e1 a los cient\u00edficos realizar un an\u00e1lisis sin precedentes de los conjuntos de datos masivos de bosques Lyman-alfa, actualmente en tensi\u00f3n con el modelo cosmol\u00f3gico est\u00e1ndar de la Cosmolog\u00eda, dado que las observaciones actuales indican una tasa de expansi\u00f3n del Universo menor de la esperada.<\/p>\n<p><strong>Art\u00edculo:<\/strong>\u00a0\u201cMapping the Three-dimensional Ly\u03b1 Forest Large-scale Structure in Real and Redshift Space\u201d, The Astrophysical Journal, 2022 March, Volume 927, Number 2. DOI:\u00a0<a href=\"https:\/\/doi.org\/10.3847\/1538-4357\/ac5112\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\">https:\/\/doi.org\/10.3847\/1538-4357\/ac5112<\/a><\/p>\n<p><strong>Art\u00edculo:<\/strong>\u00a0\u201cThe Bias from Hydrodynamic Simulations: Mapping Baryon Physics onto Dark Matter Fields\u201d, The Astrophysical Journal, 2021 November, Volume 921, Number 1. DOI:\u00a0<a href=\"https:\/\/doi.org\/10.3847\/1538-4357\/ac158b\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\">https:\/\/doi.org\/10.3847\/1538-4357\/ac158b<\/a><\/p>\n<p>Nota de prensa e imagen cedidas.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>El Instituto de Astrof\u00edsica de Canarias, junto a la Universidad de La Laguna, ha liderado el desarrollo de un nuevo&#8230;<\/p>\n","protected":false},"author":67,"featured_media":62796,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"inline_featured_image":false,"footnotes":""},"categories":[3152,345,350,2765],"tags":[],"acf":[],"yoast_head":"<!-- This site is optimized with the Yoast SEO plugin v21.3 - https:\/\/yoast.com\/wordpress\/plugins\/seo\/ -->\n<title>La ULL y el IAC desarrollan un nuevo algoritmo que simula el medio intergal\u00e1ctico del Universo en segundos - ULL - Noticias<\/title>\n<meta name=\"description\" content=\"El Instituto de Astrof\u00edsica de Canarias, junto a la Universidad de La Laguna, ha liderado el desarrollo de un nuevo procedimiento num\u00e9rico que permite reproducir en pocos segundos, con t\u00e9cnicas de Big Data y aprendizaje autom\u00e1tico, el medio intergal\u00e1ctico obtenido de una simulaci\u00f3n cosmol\u00f3gica de 100.000 horas de computaci\u00f3n.\" \/>\n<meta name=\"robots\" content=\"index, follow, max-snippet:-1, max-image-preview:large, max-video-preview:-1\" \/>\n<link rel=\"canonical\" href=\"https:\/\/www.ull.es\/portal\/noticias\/2022\/la-ull-y-el-iac-desarrollan-un-nuevo-algoritmo-que-simula-el-medio-intergalactico-del-universo-en-segundos\/\" \/>\n<meta property=\"og:locale\" content=\"es_ES\" \/>\n<meta property=\"og:type\" content=\"article\" \/>\n<meta property=\"og:title\" content=\"La ULL y el IAC desarrollan un nuevo algoritmo que simula el medio intergal\u00e1ctico del Universo en segundos - 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