イラストリスプロジェクト

Illustrisプロジェクトは、国際的な科学者の協力によって実行されている、進行中の一連の天体物理学的シミュレーションです。 ^[1]その目的は、包括的な物理モデルを用いて、宇宙における銀河の形成と進化のプロセスを研究することです。初期の結果は、広範囲にわたる報道を受けて、いくつかの出版物[2] [3] [4]で説明されました。 [ 5 ^{] [ 6} ] ^{[ 7 ]}プロジェクトは、2015年4月にシミュレーションによって生成されたすべてのデータを公開しました。Illustrisシミュレーションの主要な開発者は、Volker Springel（マックス・プランク天体物理学研究所）とMark Vogelsberger（マサチューセッツ工科大学）です。Illustrisシミュレーションフレームワークと銀河形成モデルは、AurigaとIllustrisTNG（両方とも2017年）を皮切りに、Thesan（2021年）、MillenniumTNG（2022年）、TNG-Cluster（2023年）と、幅広いスピンオフプロジェクトに使用されています。

オリジナルのIllustrisプロジェクトは、マーク・フォーゲルスバーガー^[8]と協力者によって、フォルカー・シュプリンゲルの斬新なアレポコード^[9]の最初の大規模な銀河形成への応用として実行されました。

イラストリス計画には、ビッグバンの初期状態から138億年後の現在に至るまでの宇宙の進化に関する大規模な 宇宙論的 シミュレーションが含まれていた。現在入手可能な最も正確なデータと計算に基づくモデル化は、銀河形成、暗黒物質、暗黒エネルギーを含む宇宙の性質をよりよく理解するために、観測可能な宇宙の実際の発見と比較されている。^{[5] [6] [7]}

シミュレーションには、銀河の形成に重要だと考えられる多くの物理的プロセスが含まれていた。これには、星の形成とそれに続く超新星爆発による「フィードバック」、超大質量ブラックホールの形成、ブラックホールによる近隣のガスの消費、ブラックホールによる複数のエネルギーフィードバックモードなどが含まれる。^{[1] [4] [10]}

一般公開用の画像、ビデオ、その他のデータ視覚化は、公式メディア ページで入手できます。

メインのIllustrisシミュレーションは、CEA（フランス）のCurieスーパーコンピュータとライプニッツ・コンピューティング・センター（ドイツ）のSuperMUCスーパーコンピュータで実行されました。^{[1] [11] 8,192個の}CPUコアを使用して、合計1,900万CPU時間が必要でした。^[1]ピーク時のメモリ使用量は約25 TBのRAMでした。^[1]シミュレーション中に合計136のスナップショットが保存され、累積データ量は230 TBを超えました。^[2]

Illustris シミュレーションを実行するために、「Arepo」というコードが使用されました。これは、GADGETコードと同じ作者である Volker Springel によって作成されました。この名前は、 Sator Squareに由来しています。このコードは、移動するVoronoi 分割に基づく空間の離散化を使用して、重力と流体力学の結合方程式を解きます。このコードは、 MPIアプローチを使用して、大規模な分散メモリ スーパーコンピュータで実行できるように最適化されています。

2015年4月（最初の論文が発表されてから11か月後）、プロジェクトチームはすべてのシミュレーションからのすべてのデータ製品を公開しました。^[12]すべてのオリジナルデータファイルは、データリリースウェブページから直接ダウンロードできます。これには、個々のハローとサブハローのグループカタログ、これらのオブジェクトを時間の経過とともに追跡するマージツリー、135の異なる時点での完全なスナップショット粒子データ、およびさまざまな補足データカタログが含まれます。直接のデータダウンロードに加えて、ウェブベースのAPIを使用すると、完全なデータセットにアクセスすることなく、多くの一般的な検索およびデータ抽出タスクを完了できます。

2018年12月、Illustrisシミュレーションは、特別シリーズ切手を通じてドイツポストによって認定されました。

Illustrisシミュレーションフレームワークは、特定の科学的質問に焦点を当てた幅広いスピンオフプロジェクトで使用されています。IllustrisTNG ： IllustrisTNGプロジェクトは、オリジナルのIllustrisシミュレーションの「次世代」フォローアップであり、2017年7月に初めて発表されました。ドイツと米国の科学者チームは、Volker Springel教授が率いています。^{[13]まず、他の機能の中でも}磁気流体力学を含む新しい物理モデルが開発され、異なる解像度で異なるボリュームを使用する3つのシミュレーションが計画されました。中間シミュレーション（TNG100）は、オリジナルのIllustrisシミュレーションと同等でした。Illustrisとは異なり、ドイツのシュトゥットガルトにある高性能コンピューティングセンターのHazel Henマシンで実行されました。最大25,000個のコンピューターコアが使用されました。2018年12月、IllustrisTNGのシミュレーションデータが公開されました。データサービスには、 JupyterLabインターフェイスが含まれています。 Auriga: Auriga プロジェクトは、天の川銀河の形成を理解するために、天の川銀河のような暗黒物質ハローの高解像度ズーム シミュレーションで構成されています。Thesan : Thesan プロジェクトは、再イオン化の時代を調査するための IllustrisTNG の放射伝達バージョンです。MillenniumTNG : MillenniumTNG は、より大規模な宇宙体積で IllustrisTNG 銀河形成モデルを使用して、ハロー質量関数の質量端を調査し、詳細な宇宙探査予測を行います。TNG -Cluster: 銀河団の高解像度ズームイン シミュレーション スイート。

• 公式サイト
• プレスリリース -ハーバード大学およびスミソニアン天体物理学センター(2014 年 5 月 7 日)。
• ビデオ (06:44) - YouTubeの「Illustris」シミュレーション- Illustris-Project (2014 年 5 月 6 日)。
• ビデオ (86:49) - YouTubeの「宇宙における生命の探究」- NASA (2014 年 7 月 14 日)
• 「銀河のシミュレーションはついに現実と一致し、宇宙の進化に関する驚くべき洞察を生み出している」。サイエンス。- さまざまなシミュレーション プロジェクトの比較表を含む記事