Tarshadigital.com – Digital Milky Way Project menjadi terobosan besar dalam dunia astronomi modern setelah tim ilmuwan berhasil menciptakan model digital Bima Sakti yang mampu mengikuti pergerakan lebih dari 100 miliar bintang secara individual. Proyek ambisius ini menggabungkan kecerdasan buatan (AI) dengan superkomputer berkinerja tinggi untuk mengamati evolusi galaksi selama ribuan hingga jutaan tahun dengan presisi yang belum pernah dicapai sebelumnya.
Selama ini, model galaksi umumnya memetakan bintang dalam bentuk kelompok “kabur”, bukan sebagai titik-titik individual. Akibatnya, hasil simulasi sulit menggambarkan dinamika sebenarnya dari bintang, gas, dan materi gelap yang membentuk Bima Sakti. Namun Digital Milky Way Project mengubah itu semua, menghadirkan peta galaksi yang hidup—layaknya sebuah film kosmik—yang bisa dianalisis frame demi frame menggunakan data observasi teleskop modern.
Dari Sketsa Kasar Menjadi Film Galaksi
Proyek ini dipimpin oleh Keiya Hirashima dari RIKEN Center for Interdisciplinary Theoretical and Mathematical Sciences di Jepang. Hirashima dan timnya memanfaatkan teknologi komputasi performa tinggi (HPC) dan AI untuk memodelkan proses pembentukan bintang, pertumbuhan galaksi, serta pergerakan elemen kimia yang kelak membentuk planet.
Para astronom memperkirakan bahwa Bima Sakti memiliki sekitar 100 miliar bintang dalam struktur yang terdiri dari cakram utama dan halo yang luas. Untuk mereplikasi struktur padat itu di komputer, para peneliti harus memodelkan setiap bintang, awan gas, dan materi gelap yang memengaruhi gravitasi. Tantangan inilah yang sebelumnya membuat simulasi galaksi berukuran penuh tidak bisa mencapai resolusi bintang per bintang.
Tim menggunakan simulasi N-body, sebuah metode klasik untuk melacak jutaan hingga miliaran partikel berdasarkan interaksi gravitasi. Namun mereka menambahkan pendekatan baru yang memperlakukan gas bukan sebagai grid statis, melainkan sebagai partikel yang bergerak bebas, sehingga interaksi fisiknya bisa direpresentasikan lebih realistis.
Mengapa Memetakan Setiap Bintang Penting?
Model galaksi sebelumnya menggunakan metode penghematan komputasi dengan menggabungkan banyak bintang kecil menjadi partikel tunggal yang lebih berat. Walaupun efisien, teknik ini mengaburkan dampak penting dari bintang-bintang besar, terutama saat meledak sebagai supernova.
Dengan simulasi resolusi tinggi pada Digital Milky Way Project, setiap supernova dapat dilacak secara detail: apakah ledakan merusak awan gas di sekitarnya atau justru membiarkannya tetap utuh. Bahkan aliran elemen berat seperti karbon, oksigen, hingga besi dapat dipetakan saat mereka mengalir menuju generasi bintang berikutnya.
Masalahnya, detail seperti ini biasanya membuat komputasi berjalan sangat lambat. Simulasi harus menggunakan langkah waktu kecil untuk menghindari kesalahan prediksi selama ledakan supernova, yang menyebabkan komputer menghabiskan bertahun-tahun hanya untuk memodelkan sebagian kecil usia galaksi. Hambatan ini dikenal sebagai billion particle limit.
AI Memecahkan Batas Komputasi Galaksi
Untuk menembus batas tersebut, para peneliti melatih model pembelajaran mendalam (deep learning) untuk mensimulasikan fisika supernova. Dengan kata lain, AI bertindak sebagai “pemain pengganti” untuk bagian simulasi yang paling kompleks dan paling mahal secara komputasi.
AI ini dilatih menggunakan simulasi resolusi tinggi dari ledakan supernova tunggal, sehingga ia memahami bagaimana gas berperilaku setelah ledakan terjadi. Selama simulasi Digital Milky Way berlangsung, kode utama hanya mengirimkan data gas di sekitar bintang yang meledak kepada AI. Model AI lalu memprediksi kondisi gas setelah 100.000 tahun dan mengembalikan hasilnya ke simulasi utama.
Dengan metode ini, simulasi dapat berjalan tanpa memperlambat langkah waktu secara global. Hasil pengujian membuktikan bahwa prediksi AI sangat mirip dengan simulasi “fisika penuh” yang jauh lebih mahal secara komputasi.
Superkomputer Fugaku Menggerakkan Semesta Digital
Meski AI mengambil alih bagian tersulit, proyek ini tetap membutuhkan kekuatan komputasi luar biasa. Simulasi dijalankan di superkomputer Fugaku Jepang, salah satu yang tercepat di dunia, dengan lebih dari 160.000 node dan 7 juta core pemrosesan.
Skala ini berhasil memecahkan batas lama satu miliar partikel. Model Digital Milky Way kini memuat sekitar 300 miliar partikel, setara dengan representasi galaksi ukuran penuh.
Kecepatan komputasinya juga luar biasa:
– 1 juta tahun evolusi galaksi = 2,8 jam komputasi
– Simulasi 1 miliar tahun kini hanya butuh 115 hari, bukan 30 tahun seperti metode lama
– Kecepatan meningkat lebih dari 100 kali lipat
Dampak Lebar untuk Ilmu Pengetahuan
Keberhasilan Digital Milky Way Project menunjukkan bahwa integrasi AI dengan fisika komputasi dapat membuka pintu baru untuk pemodelan sistem besar dan kompleks. Metode serupa kini digunakan untuk simulasi iklim, air, bencana, hingga prediksi cuaca ekstrem seperti gelombang panas dan kebakaran hutan.
Hirashima menyatakan bahwa pendekatan ini akan menjadi standar baru dalam mempelajari evolusi galaksi. Dengan peta digital Bima Sakti yang mendetail, ilmuwan kini dapat mencocokkan simulasi dengan data teleskop, menelusuri sejarah bintang, dan memahami bagaimana elemen pembentuk planet tersebar di seluruh galaksi.
