COLIBRE: Simulasi Alam Semesta Paling Detail yang Pernah Dibuat Ilmuwan

Para astronom baru saja meluncurkan proyek COLIBRE (COsmological Large-scale Infrastructure for Baryonic REnditions), sebuah simulasi komputer skala besar yang mampu menciptakan replika alam semesta dengan tingkat detail yang belum pernah dicapai sebelumnya. 

Proyek ini merupakan kolaborasi global yang dipimpin oleh Universitas Leiden dan Universitas Durham Inggris.

Berbeda dengan simulasi pendahulunya, COLIBRE tidak hanya berfokus pada materi gelap, tetapi juga berhasil memodelkan elemen fisik yang lebih kompleks seperti gas dingin dan debu kosmik.

Terobosan dalam Fisika Gas Dingin

Selama puluhan tahun, tantangan terbesar dalam simulasi kosmologi adalah memodelkan transisi gas menjadi bintang. Simulasi lama biasanya terhenti pada suhu gas sekitar 10.000 derajat Celsius. Namun, tim peneliti COLIBRE berhasil mengembangkan algoritma baru yang memungkinkan gas mendingin hingga mendekati nol absolut secara digital.

Kemampuan memodelkan gas dingin ini sangat krusial. Tanpa gas yang dingin, bintang tidak dapat terbentuk, dan tanpa bintang, galaksi tidak akan memiliki bentuk seperti yang kita lihat sekarang. Dengan melibatkan proses kimiawi molekuler ini, COLIBRE mampu menghasilkan galaksi sintetis yang sifatnya hampir identik dengan galaksi nyata di alam semesta.

Penggunaan Superkomputer COSMA8

Untuk menjalankan alam semesta buatan ini, para ilmuwan menggunakan superkomputer COSMA8 milik fasilitas DiRAC di Universitas Durham. Komputasi ini memakan waktu total hingga 72 juta jam CPU. Jika dijalankan pada satu unit komputer biasa, simulasi ini akan memakan waktu ribuan tahun untuk selesai.

Data yang dihasilkan mencakup evolusi kosmik sejak 12 miliar tahun lalu hingga kondisi saat ini. Simulasi ini melibatkan pelacakan terhadap 136 miliar partikel, yang memungkinkan peneliti melihat bagaimana lubang hitam supermasif memengaruhi pertumbuhan galaksi di sekitarnya.

Uji Coba Teori Melalui Laboratorium Virtual

Salah satu tujuan utama COLIBRE adalah memberikan konteks pada data-data baru yang dikirimkan oleh James Webb Space Telescope (JWST). JWST sering menemukan galaksi yang terlalu tua atau terlalu terang untuk teori standar. Dengan COLIBRE, ilmuwan dapat mengubah variabel fisika dalam simulasi untuk melihat skenario mana yang paling cocok dengan temuan teleskop tersebut.

Profesor Joop Schaye dari Universitas Leiden menyatakan bahwa simulasi ini berfungsi sebagai laboratorium virtual. Ilmuwan kini tidak hanya bisa mengamati langit, tetapi juga bisa memutar ulang sejarah alam semesta berkali-kali untuk memahami mekanisme pembentukannya.

Dampak Bagi Masa Depan Astronomi

Kehadiran COLIBRE menandai era baru dalam astronomi berbasis data. Hasil dari proyek ini telah dipublikasikan di jurnal Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS) dan kini menjadi rujukan bagi para peneliti dunia untuk memahami distribusi materi di alam semesta.

Dengan tingkat akurasi yang mencapai skala sub-galaksi, COLIBRE diharapkan dapat menjawab misteri mengenai energi gelap dan bagaimana galaksi seperti Bima Sakti pertama kali terbentuk di tengah luasnya ruang hampa.

Sumber: Royal Astronomical Society, Durham University, dan Leiden University