Explore el más detallado mapa 3D del universo con realidad virtual

Imagínese flotando en el espacio, justo sobre la Tierra, con la Estación Espacial Internacional al alcance de sus manos. Gira su cabeza y ve la Luna, un círculo diminuto y distante. Esto es, seguramente, lo que un astronauta vería en un paseo espacial.

Este es el comienzo de un viaje al espacio exterior en un ambiente virtual desarrollado por científicos de la Escuela Politécnica Federal de Lausana (EPFL), en Suiza.

Ahora, por primera vez, puede sumergirse en el más completo universo virtual basado en los datos astrofísicos y cosmológicos más recientes, gracias al potente software de código abierto desarrollado en el Laboratorio de Astrofísica (LASTRO) de la EPFL. El programa, llamado VIRUP por sus siglas en inglés Virtual Reality Universe Project o Proyecto Universo de Realidad Virtual, está disponible en su versión beta en este enlace.

“Puede navegar a través del mapa más detallado del universo desde la comodidad de su hogar,” explica Jean-Paul Kneib, director de LASTRO. “Es su oportunidad de viajar en el espacio, el tiempo y de descubrir el universo.”

El reto para VIRUP: visualizar terabytes de datos simultáneamente

Astrónomos y astrofísicos recolectan datos de millones de objetos celestes con la ayuda de telescopios situados en la Tierra y de otros ubicados en el espacio. Existen ya décadas de datos observacionales y muchos más se esperan de un futuro próximo.

Para obtener representaciones visuales de grandes cantidades de datos, como en una película, la práctica estándar es renderizar secuencias específicas con antelación. ¿Pero y si se desea crear una representación visual en tiempo real, similar a la perspectiva de un observador en un punto arbitrario del espacio-tiempo? Esto es lo que el astrofísico Yves Revaz y el ingeniero de software Florian Cabot de LASTRO quisieron hacer con VIRUP. La tarea implica ser capaces de renderizar terabytes de datos en tiempo real y a 90 cuadros por segundo. Esto es necesario para que la experiencia de realidad virtual sea fluida y realmente inmersiva.

“La visualización de datos astrofísicos es mucho más accesible que mostrar gráficos y figuras, ayuda de desarrollar una intuición sobre fenómenos complejos,”  explica Revaz. “VIRUP es precisamente una manera de hacer que todos nuestros datos astrofísicos sean accesibles para todos, lo que será cada vez mas importante, a medida que se construyen telescopios más y más grandes como el Square Kilometer Array, que generará inmensas cantidades de datos.”

El más completo universo virtual basado en los datos astrofísicos y cosmológicos más recientes es ahora accesible gracias al poderoso software de código abierto desarrollado en el Laboratorio de Astrofísica (LASTRO) de la EPFL. (Imagen: LASTRO / EPFL)

Datos astrofísicos, cosmológicos y simulaciones

A la fecha, VIRUP ya es capaz de visualizar datos de 8 repositorios unidos. La Sloan Digital Sky Survey contiene más de 50 millones de galaxias y más de 300 millones de objetos en general. Los datos de Gaia contienen más de 1500 millones de fuentes de luz en la Vía Láctea. La misión Planck consiste en un satélite que mide la primera luz del universo tras el Big Bang, denominada Radiación Cósmica de Fondo (CMB por sus siglas en inglés). Adicionalmente, se encuentra el Open Exoplanet Catalog, que agrega varias fuentes de datos sobre exoplanetas. Otras fuentes de datos incluyen un repertorio de alrededor de 3000 satélites en órbita terrestre, además de texturas para representar los objetos.

VIRUP genera también sets de datos contemporáneos y robustas simulaciones científicas. Es posible contemplar la futura colisión de nuestra Vía Láctea con Andrómeda, la galaxia vecina también conocida como M31. Además se pueden observar porciones enormes de la red cósmica, estructuras filamentarias a gran escala que se extienden a través del universo, y su formación a lo largo de miles de millones de años. Esto, gracias a las simulaciones tomadas de IllustrisTNG, que contienen treinta mil millones de partículas. Uno de los retos más grandes es asegurarse que haya una transición fluida entre los diferentes sets de datos.

“Consideramos utilizar motores de gráficos existentes para visualizar los datos, pero a fin de cuentas debí desarrollar uno específicamente para este proyecto. Es flexible, es posible agregar datos a medida que estos pasan a estar disponibles y está diseñado a medida para la astronomía,” explica Florian Cabot. Para esta primera versión de VIRUP, hice énfasis en la visualización de datos estadísticos. La interacción con ellos es aún un poco rústica. Por ejemplo, aún no es posible ver las simulaciones en tiempo real.”

Por supuesto, es posible navegar únicamente a través de los datos que han sido importados en VIRUP. Por ejemplo, se pueden visitar 4500 exoplanetas descubiertos al día de hoy, pero su apariencia es una interpretación artística derivada de las observaciones. Adicionalmente, es posible recorrer a través de las cerca de 50 millones de galaxias observadas por la Sloan Digital Sky Survey. No obstante, los datos reales dan una resolución limitada, lo que limita la cantidad de detalles de las representaciones virtuales. Dicho esto, la cantidad de datos que se pueden explorar con VIRUP es enorme. Las próximas etapas incluirán bases de datos de objetos en el sistema solar como asteroides y varios objetos galácticos como nebulosas y púlsares.

Un ambiente virtual flexible e inmersivo

Para una experiencia totalmente inmersiva, en 3D y a 360 grados, será necesario el uso de un casco de realidad virtual, de un ordenador para ejecutar el motor de VIRUP y de terabytes de espacio para guardar los datos astrofísicos y cosmológicos.

VIRUP también puede generar universos virtuales en otros ambientes, como un domo para sitios físicos como los planetarios, CAVE y half-CAVE. Desde la experiencia más personal y solitaria de los cascos de realidad virtual hasta la colectiva y teatral de los domos, la transición es posible gracias a una colaboración entre LASTRO y el Laboratorio de Museología Experimental de la EPFL (eM+), financiado por un fondo semilla de la EPFL para beneficiar proyectos interdisciplinarios.

“Con este sistema inmersivo, será posible encarnar los datos, lo que afecta profundamente la manera en la que son percibidos,” comenta Sarah Kenderdine, artista y directora de eM+. (Fuente: EPFL)