Ilmuwan dari JepangPusat penelitian RIKEN telah menciptakan simulasi Bima Sakti paling detail yang pernah dibuat.
Peta galaksi yang luar biasa ini memetakan lebih dari 100 miliar bintang selama 10.000 tahun.
Para peneliti menggunakan simulasi seperti ini untuk menguji teori tentang bagaimana galaksi terbentuk dan berubah seiring waktu.
Namun, ini adalah simulasi ‘bintang demi bintang’ pertama di galaksi asal kita yang memetakan evolusi kosmos dengan detail yang menakjubkan.
Bahkan model komputer tercanggih sekalipun kesulitan untuk secara akurat mensimulasikan pergerakan kompleks 100 miliar bintang di Bima Sakti.
Hal ini karena galaksi dibentuk oleh gaya-gaya dalam skala jarak dan waktu yang sangat besar dan sangat kecil.
Simulasi galaksi harus mempertimbangkan gravitasi, dinamika fluida, ledakan supernova, dan penciptaan unsur-unsur di jantung bintang-bintang yang sekarat.
Kini, dengan menggunakan AI, para peneliti mengatakan mereka dapat membuat simulasi yang melacak jumlah bintang 100 kali lebih banyak.
Para ilmuwan telah menciptakan simulasi Bima Sakti paling detail yang pernah dibuat, memetakan pergerakan 100 miliar bintang selama 10.000 tahun. Foto: Tampilan simulasi dari atas ke bawah yang menunjukkan area gas berwarna merah
Sebagian besar simulasi kesulitan menampilkan lebih dari satu miliar bintang sekaligus, sehingga memaksa mereka untuk mengelompokkan ratusan matahari. Namun, ini adalah simulasi bintang demi bintang pertama yang menggambarkan pergerakan setiap bintang. Foto: Tampilan simulasi dari samping
Karena perubahan di galaksi terjadi dalam jangka waktu yang lama, para ilmuwan tidak bisa hanya duduk diam dan mempelajari evolusi galaksi.
Dengan melihat galaksi-galaksi yang jaraknya sangat jauh dari Bumi, para astronom dapat memperoleh gambaran tentang seperti apa galaksi-galaksi pada masa awal sejarah alam semesta.
Namun, data ini hanya memberikan gambaran singkat dan tidak memberi tahu kita apa pun tentang galaksi kita.
Untuk itu, para astronom kini mencoba membuat simulasi komputer canggih yang mengetahui bagaimana bintang akan bergerak dan berevolusi berdasarkan apa yang kita ketahui tentang hukum fisika.
Dengan mengubah aturan simulasi dan membandingkan hasilnya dengan alam semesta di sekitar kitapara ilmuwan dapat mempelajari lebih lanjut tentang bagaimana galaksi kita terbentuk.
Masalahnya adalah Bima Sakti sangatlah luas dan sangat kompleks, sehingga sangat sulit untuk disimulasikan oleh komputer biasa.
Di masa lalu, para ilmuwan telah mencoba membangun superkomputer yang lebih besar dan bertenaga untuk menjalankan simulasi yang lebih kompleks.
Namun, jika simulasi konvensional terbaik hingga saat ini mencoba memodelkan Bima Sakti hingga ke satu bintang, dibutuhkan waktu 315 jam untuk setiap juta tahun waktu simulasi.
Simulasi galaksi digunakan untuk menguji teori kita tentang bagaimana bintang dan supernova terbentuk seiring waktu. Namun proses ini begitu kompleks (diilustrasikan) sehingga sebagian besar simulasi memerlukan waktu 315 tahun untuk memodelkan satu miliar tahun sejarah.
Pada tingkat ini, simulasi satu miliar tahun dari 13,61 miliar tahun sejarah Bima Sakti akan memakan waktu lebih dari 36 tahun.
Untuk mengatasi masalah ini, peneliti utama Dr Hirashima, dari RIKEN Center for Interdisciplinary Theoretical and Mathematical Sciences (iTHEMS), bersama rekan-rekannya dari Universitas Tokyo dan Universitat de Barcelona di Spanyol, mencoba pendekatan baru.
Alih-alih mensimulasikan fisika dari setiap proses, para peneliti membiarkan AI mengisi beberapa kekosongan.
AI ‘pengganti’ dilatih dalam ribuan simulasi ledakan supernova yang sangat rinci dan belajar memprediksi bagaimana gas akan mengembang selama 100.000 tahun ke depan.
Dengan mengizinkan AI melakukan banyak pekerjaan berat, para peneliti dapat membuat simulasi mereka 100 kali lebih besar dan menyelesaikannya 100 kali lebih cepat.
Ketika mereka membandingkan hasilnya dengan simulasi yang dibuat dengan susah payah pada beberapa superkomputer terbesar di dunia, para peneliti menemukan bahwa hasilnya cocok.
Para peneliti memetakan pergerakan 100 miliar bintang selama satu juta tahun hanya dalam dua jam 47 menit.
Artinya, satu miliar tahun sejarah galaksi dapat disimulasikan hanya dalam 115 hari, bukan 36 tahun.
Dengan menggunakan AI, model baru para peneliti dapat mensimulasikan pergerakan 100 miliar bintang selama satu miliar tahun hanya dalam 115 hari. Ini membuatnya 100 kali lebih detail dan 100 kali lebih cepat (gambar stok)
Dr Hirashima mengatakan metode baru ini bisa menandai ‘pergeseran mendasar’ dalam cara para ilmuwan mensimulasikan galaksi.
Dia mengatakan: ‘Pencapaian ini juga menunjukkan bahwa simulasi yang dipercepat AI dapat melampaui pengenalan pola menjadi alat sejati untuk penemuan ilmiah – membantu kita melacak bagaimana elemen-elemen yang membentuk kehidupan muncul di galaksi kita.’
Di masa depan, teknik yang sama dapat digunakan untuk meningkatkan area lain yang memerlukan simulasi yang sangat detail.
Hal ini dapat menghasilkan pemahaman yang lebih baik tentang arus laut, model perubahan iklim yang lebih akurat, dan prakiraan cuaca yang lebih baik.
