Astronomen hebben de meest gedetailleerde simulatie van de Melkweg ooit gemaakt, waarbij ze gebruik hebben gemaakt van kunstmatige intelligentie om de evolutie van ons sterrenstelsel met 100 miljard sterren in kaart te brengen. Deze doorbraak verkort dramatisch de tijd die nodig is voor complexe galactische modellering, waardoor nieuwe wegen worden geopend voor het begrijpen van de grootste structuren van het universum.
De behoefte aan snelheid: waarom galactische simulaties ertoe doen
Het simuleren van galactische evolutie is rekenintensief. Bij eerdere modellen met hoge resolutie, beperkt tot grofweg een miljard sterren, duurde het tientallen jaren om slechts een fractie van de geschiedenis van de Melkweg te modelleren. Deze beperking belemmerde het vermogen om galactische processen op de lange termijn te bestuderen, zoals de vorming van sterren en de verdeling van elementen die essentieel zijn voor het leven. De nieuwe AI-ondersteunde simulatie omzeilt dit knelpunt door 100 keer sneller te werken dan eerdere modellen.
Hoe AI het proces versnelde
De sleutel tot deze sprong voorwaarts ligt in een nieuwe methodologie die machinaal leren combineert met traditionele numerieke simulaties. Onder leiding van Keiya Hirashima van het RIKEN Centrum voor Interdisciplinaire Theoretische en Wiskundige Wetenschappen in Japan ontwikkelde het team een diepgaand lerend surrogaatmodel dat is getraind op supernovagegevens met hoge resolutie.
Deze AI-component leert de uitdijing van supernovaresten over een periode van 100.000 jaar voorspellen – een tijdschaal die voorheen te traag was om nauwkeurig te simuleren. Supernova’s zijn van cruciaal belang omdat ze elementen en energie door het sterrenstelsel verspreiden en zo de volgende generatie sterren beïnvloeden. Door de voorspellingen van de AI in de bredere simulatie te integreren, kunnen onderzoekers de kortetermijneffecten vastleggen die de galactische evolutie op de lange termijn bepalen.
Van jaren naar dagen: de impact van de simulatie
Het resultaat is verbluffend. Waar het simuleren van een miljoen jaar galactische evolutie ooit 315 uur (13 dagen) kostte met oudere modellen, voltooit het nieuwe AI-aangedreven systeem dezelfde taak in slechts 2,78 uur. Het simuleren van een miljard jaar duurt nu 115 dagen in plaats van 36 jaar. Dankzij deze snelheid kunnen astronomen theorieën over de vorming, structuur en chemische evolutie van de Melkweg met ongekende efficiëntie testen.
Voorbij astrofysica: een nieuw tijdperk van simulatie
Hirashima gelooft dat deze integratie van AI en high-performance computing een verschuiving in de computationele wetenschap markeert. De methodologie is niet beperkt tot astrofysica; het zou kunnen worden aangepast om andere complexe systemen te modelleren, zoals klimaatverandering, oceaanstromingen of weerpatronen. Het team merkt op dat deze aanpak een stap mogelijk maakt “verder dan patroonherkenning en een echt hulpmiddel voor wetenschappelijke ontdekkingen wordt”.
Deze prestatie toont de kracht van AI aan om de wetenschappelijke vooruitgang te versnellen door de kloof te overbruggen tussen gedetailleerde kortetermijnfenomenen en grootschalige langetermijnprocessen. De simulatie helpt niet alleen de evolutie van onze Melkweg te volgen, maar biedt ook een kijkje in hoe de elementen die nodig zijn voor het leven zelf ontstonden.
