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일러스트리스 프로젝트

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목차

1. 개요

일러스트리스 프로젝트는 마르크 포겔스베르거를 중심으로 한 과학자들이 폴커 슈프링겔의 아레포 코드를 사용하여 대규모 은하 형성을 시뮬레이션한 연구이다. 빅뱅 초기 조건에서 시작하여 138억 년 후의 우주 진화를 다루며, 은하 형성, 암흑 물질, 암흑 에너지 등 우주의 성질에 대한 이해를 높이는 데 기여한다. 시뮬레이션에는 별 탄생, 초신성 폭발, 초대질량 블랙홀 등의 물리 과정이 포함되며, 2015년 시뮬레이션 결과 데이터를 공개했다. 차세대 일러스트리스(IllustrisTNG)는 2017년에 발표된 후속 프로젝트로, 자기유체역학을 포함한 새로운 물리 모델을 사용하며, 다양한 파생 프로젝트들이 진행되었다.

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일러스트리스 프로젝트

2. 일러스트리스 시뮬레이션

일러스트리스 프로젝트는 마르크 보겔스버거[8]를 필두로 한 과학자들이 폴커 스프링겔의 아레포 코드를 대규모 은하 형성에 적용하여 진행한 우주 시뮬레이션이다.[9]

이 프로젝트는 빅뱅 이후 138억 년 동안 우주의 진화를 다룬다. 관측 가능한 우주에서 실제로 발견되는 것과 시뮬레이션 결과를 비교하여 은하의 형성, 암흑물질, 암흑에너지 등 우주의 성질에 대한 이해를 높이는 것을 목표로 한다.[5][6][7]

시뮬레이션에는 별 탄생과 초신성 폭발로 인한 피드백, 초대질량 블랙홀 형성과 주변 가스 흡수 및 다양한 형태의 블랙홀 피드백 등 은하 형성에 중요하다고 여겨지는 물리 과정이 포함되었다.[1][4][10]

시뮬레이션 이미지, 동영상 등 데이터 시각화 자료는 [https://www.illustris-project.org/media/ 공식 웹페이지]에서 공개되어 있다.

2. 1. 계산 사양

메인 일러스트리스 시뮬레이션은 프랑스 대체에너지 및 원자력에너지 위원회의 퀴리 슈퍼컴퓨터와 Leibniz Supercomputing Centre영어의 SuperMUC영어 슈퍼컴퓨터를 통해 실행되었다. 8,192개의 CPU 코어를 통해 총 1900만 CPU 시간의 계산이 이루어졌으며, 최대 메모리 사용량은 약 25TB에 달했다. 시뮬레이션 과정에서 총 136장의 스냅샷이 저장되었고, 총 데이터 용량은 230TB에 달했다.

일러스트리스 시뮬레이션을 실행하는 데 쓰인 코드는 "아레포"(Arepo영어)라고 일컫는다. 이 코드는 GADGET영어 코드의 개발자였던 폴커 슈프링겔이 개발하였다. 코드의 이름은 사토르 마방진에서 유래하였다. 아레포 코드는 보로노이 테셀레이션을 기반으로 공간을 이산하여 중력과 유체역학 방정식을 연립해서 풀며, MPI 접근 방법을 이용한 대형 분산 메모리 슈퍼컴퓨터에서 실행하는 데 최적화되어 있다.

2. 2. 데이터 공개

2015년 4월, 프로젝트 팀은 시뮬레이션 결과 데이터를 모두 공개하여, 전 세계 연구자들이 활용할 수 있게 하였다. 원본 데이터 파일은 [https://www.illustris-project.org/data/ 공식 데이터 공개 웹페이지]에서 내려받을 수 있다. 공개된 데이터에는 다음 항목이 포함된다.

  • 각 헤일로와 서브헤일로의 그룹 카탈로그
  • 시간에 따라 천체를 추적하는 병합 계통도
  • 135분할된 시점의 전체 스냅샷 입자 데이터
  • 기타 보충 데이터 카탈로그


웹 기반 API를 통해 데이터에 접근하여, 전체 데이터셋을 내려받지 않고도 검색 및 데이터 추출 기능을 사용할 수 있다.[12]

2. 3. 독일 우표

일러스트리스 시뮬레이션을 기념하는 특별 우표


2018년 12월, 도이체 포스트(독일 우체국)는 일러스트리스 프로젝트를 기념하는 특별 우표를 발행했다.

3. 차세대 일러스트리스 (IllustrisTNG)

일러스트리스TNG는 "차세대"로, 원래의 일러스트리스 시뮬레이션의 후속작이다. 2017년에 처음 발표되었으며, 볼커 스프링겔 교수를 비롯한 독일과 미국의 과학자 팀이 이끌었다.[13] 새로운 물리 모델이 개발되었으며, 여기에는 다른 기능들과 함께 자기유체역학이 포함되었다.

세 개의 시뮬레이션을 계획했으며, 각기 다른 해상도로 다른 볼륨을 사용했다. 중간 시뮬레이션(TNG100)은 원래의 일러스트리스 시뮬레이션과 동등했다. 일러스트리스와 달리, 독일 슈투트가르트 고성능 컴퓨팅 센터의 Hazel Hen 머신에서 실행되었으며, 최대 25,000개의 컴퓨터 코어가 사용되었다.

3. 1. 개요

차세대 일러스트리스 프로젝트(IllustrisTNG)는 2017년 7월에 공개되었으며, 폴커 슈프링겔 교수의 주도로 독일과 미국의 과학자들이 진행하였다. 이 프로젝트는 자기유체역학 등 새로운 물리 모형을 추가하여 더 정밀한 시뮬레이션을 수행했다.

원래의 일러스트리스 프로젝트는 마크 보겔스버거[8]와 동료들이 볼커 스프링겔의 새로운 아레포 코드를 활용하여 수행한 첫 번째 대규모 은하 형성 시뮬레이션이었다.[9]

이 프로젝트는 빅뱅 초기 조건에서부터 현재(우주의 나이 138억 년 후)까지 우주의 진화를 다루는 대규모 우주론적 시뮬레이션이다.[5][6][7] 이 시뮬레이션은 은하 형성, 암흑 물질, 암흑 에너지를 포함한 우주의 본질을 더 잘 이해하기 위해 관측 가능한 우주의 실제 결과와 비교된다.

시뮬레이션에는 별의 형성과 초신성 폭발로 인한 피드백, 초대질량 블랙홀의 형성, 주변 가스 흡수, 다중 에너지 피드백 모드 등 은하 형성에 중요한 여러 물리적 과정이 포함되었다.[1][4][10]

이미지, 비디오 등 데이터 시각화 자료는 [http://www.illustris-project.org/media/ 공식 미디어 페이지]에서 공개적으로 배포된다.

3. 2. 데이터 공개

2018년 12월, 차세대 일러스트리스의 시뮬레이션 데이터가 공개되었다.[13] 데이터는 주피터랩 인터페이스로도 접근할 수 있다.

4. 일러스트리스 파생 프로젝트

일러스트리스 시뮬레이션 프레임워크는 특정 과학적 질문에 초점을 맞춘 광범위한 스핀오프 프로젝트에 사용되어 왔다.


  • '''일러스트리스TNG:''' 2017년 7월에 발표된, 원래의 일러스트리스 시뮬레이션의 후속작이다. 자기유체역학을 포함한 새로운 물리 모델이 개발되었다. 2018년 12월에 시뮬레이션 데이터가 공개되었으며, JupyterLab 인터페이스를 포함한 데이터 서비스가 제공된다.[13]

4. 1. 오리가 (Auriga)

오리가 프로젝트는 우리 은하의 형성을 이해하기 위해, 은하수와 유사한 암흑 물질 헤일로의 고해상도 줌 시뮬레이션으로 구성되어 있다.[1][4][5][6][7][8][9][10][13]

4. 2. 테산 (Thesan)

테산 프로젝트는 재이온화 시기를 탐구하기 위한 일러스트리스TNG의 복사 전달 버전이다.

4. 3. 밀레니엄TNG (MillenniumTNG)

밀레니엄TNG는 더 큰 우주론적 볼륨에서 일러스트리스TNG 은하 형성 모델을 사용하여, 헤일로 질량 함수의 거대한 끝을 탐구한다.[13]

4. 4. TNG-클러스터 (TNG-Cluster)

TNG-클러스터는 은하 클러스터의 고해상도 줌인 시뮬레이션 모음이다.

5. 사진

차세대 일러스트리스 시뮬레이션


2018년 12월, 일러스트리스 프로젝트는 독일 우체국(Deutsche Post)에서 발행한 특별 우표 시리즈를 통해 인정을 받았다.[1]

참조

[1] 웹사이트 The Illustris Simulation - Towards a predictive theory of galaxy formation. http://www.illustris[...] 2014-06-14
[2] 논문 Introducing the Illustris Project: Simulating the coevolution of dark and visible matter in the Universe https://academic.oup[...] 2014-05-14
[3] 논문 The Illustris Simulation: the evolution of galaxy populations across cosmic time https://academic.oup[...] 2014-05-15
[4] 논문 Properties of galaxies reproduced by a hydrodynamic simulation 2014-05-08
[5] 웹사이트 Astronomers Create First Realistic Virtual Universe - Release No.: 2014-10 https://www.cfa.harv[...] 2014-05-07
[6] 뉴스 Stalking the Shadow Universe https://www.nytimes.[...] The New York Times 2014-07-16
[7] 웹사이트 Illustris Simulation of the Universe 2014-05-12
[8] 웹사이트 MIT Department of Physics http://web.mit.edu/p[...] 2018-11-22
[9] 논문 Moving mesh cosmology: numerical techniques and global statistics 2012-09-05
[10] 논문 A model for cosmological simulations of galaxy formation physics 2013-10-23
[11] 간행물 Supercomputers Simulate the Universe in Unprecedented Detail https://www.wired.co[...] 2014-05-07
[12] 논문 The Illustris Simulation: Public Data Release 2014-05-14
[13] 웹사이트 'Mitarbeiter {{error|Error: The retired template {{tn|!}} has been transcluded; see [[mw:Help:Magic words#Escaped characters]] for details. To fix this, use only the code {{Magic word|!}} to generate the | character.}} https://www.mpa-garc[...] 2018-11-22


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