Big Data para descifrar el universo: este algoritmo consigue reproducir el Cosmos en segundos

El Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), en colaboración con un equipo de la Universidad de Osaka, ha liderado el desarrollo de un nuevo algoritmo que permite reproducir en pocos segundos el medio intergaláctico del Universo, obtenido de una simulación cosmológica de 100.000 horas de computación. 

Los investigadores han precisado que las técnicas utilizadas en este proceso han sido, fundamentalmente, el Big Data y el aprendizaje automático. 

Gracias a este algoritmo, denominado Hydro-BAM, desde el IAC han podido avanzar en el estudio de la jerarquía en la relación de las propiedades de materia oscura, el gas ionizado y el hidrógeno neutro galáctico. 

Además, los autores han señalado que este proceso también ha contribuido a reproducir con precisión los "bosques de Lyman-alfa", un patrón de líneas en los espectros de galaxias distantes y cuásares (cuerpos celestes pequeños y luminosos que emiten grandes cantidades de radiación y son los astros más alejados en el universo).

Según han afirmado, este análisis "es fundamental para avanzar en la comprensión del Cosmos". 

"Un gran número de incertidumbres"

Los científicos han explicado que, de acuerdo con las últimas observaciones realizadas, todo el universo parece estar dominado por materia y energía oscuras, mucho más abundantes que la materia convencional. 

Tal y como han apuntado, aquella que se puede ver supone el 5% de toda la masa, mientras la invisible a los ojos alcanza el 27% del Cosmos. Por su parte, el 68% restante está compuesto por energía oscura, responsable de su expansión. 

Los modelos cosmológicos estándar asumen que la interacción de estos ingredientes es lo que organiza el Universo, algo que se reproduce en las modelizaciones de estos procesos. Aún así, los expertos han señalado que "sigue habiendo un gran número de incertidumbres". 

Y es que, según han precisado, para obtener predicciones teóricas fiables, necesitan realizar grandes conjuntos de simulaciones numéricas que abarquen un amplio volumen cosmológico y estén basados en distintos modelos. 

Sin embargo, estos "universos virtuales" tienen "un coste muy alto" desde el punto de vista computacional y las instalaciones informáticas actuales sólo permiten explorar pequeños volúmenes cósmicos. 

100.000 horas en apenas segundos

En este contexto es donde cobra relevancia el descubrimiento realizado por el equipo de investigadores canarios y japoneses, ya que permite desarrollar nuevas estrategias para recrear de manera detallada y rápida modelos computacionales sobre la formación y evolución del Universo.

En concreto, este procedimiento numérico permite obtener, en tan sólo unas decenas de segundos, predicciones tan precisas como la costosa simulación hidrodinámica, de cerca de 100.000 horas en un superordenador.

"El algoritmo son unas 100.000 líneas de código escritas en el IAC, fruto del esfuerzo de años de trabajo, aproximadamente el mismo número que la primera versión de Photoshop", ha explicado Francisco-Shu Kitaura, investigador del organismo canario.

El objetivo, según Andrés Balaguera-Antolínez, investigador y uno de los principales autores del código, "es perfeccionar la comprensión de la estructura a gran escala del Universo".