Har du noen gang ønsket å utforske verdensrommet? Nå kan du!

Utforsk universet med virtuell virkelighet ved å bruke kraftig programvare med åpen kildekode VIRUP

Har du noen gang ønsket å utforske verdensrommet? Nå kan du, uten å forlate jorden, takket være kraftig, åpen kildekode-beta-programvare VIRUP som bygger – i sanntid – et virtuelt univers basert på de mest detaljerte moderne astrofysiske og kosmologiske dataene.

Du svever i verdensrommet, rett over jorden. Den internasjonale romstasjonen er en armlengdes avstand unna. Du vrir hodet rundt bare for å se månen, en liten sirkel, langt borte i det fjerne. Du kan ikke unngå å tenke at dette sannsynligvis er det en astronaut ville se under en romvandring.

Dette er begynnelsen på en reise ut i verdensrommet, i et virtuelt miljø utviklet av EPFL-forskere.

Nå, for aller første gang, kan du gå inn i det mest omfattende virtuelle universet basert på de nyeste astrofysiske og kosmologiske dataene, takket være kraftig åpen kildekode-programvare utviklet ved EPFLs Laboratory of Astrophysics (LASTRO). Programvaren heter VIRUP, for Virtual Reality Universe Project, og en første betaversjon blir utgitt i dag.

“Du kan navigere gjennom det mest detaljerte kartet over universet fra komforten av ditt eget hjem,” forklarer Jean-Paul Kneib, direktør for LASTRO. “Det er sjansen til å reise gjennom rommet, gjennom tiden og oppdage universet.”

VIRUP-utfordringen: visualisering av terabyte med data på en gang

Astronomer og astrofysikere samler inn data om milliarder av himmelobjekter på nattehimmelen ved hjelp av teleskoper her på jorden og i verdensrommet. Det er allerede tiår med observasjonsdata. Det forventes enda større datamengder i nær fremtid.

For å få visuelle representasjoner av de enorme datamengdene, som en film, er det vanlig praksis å forhåndsgjengi spesifikke sekvenser. Men hva med å lage en visuell representasjon av dataene i sanntid, som om du var der, en observatør på et vilkårlig punkt i rom og tid? Dette er hva astrofysiker Yves Revaz fra LASTRO satte seg fore å gjøre med VIRUP, med hjelp av LASTRO-programvareingeniør Florian Cabot, og det innebar å gjengi terabyte med data med 90 bilder per sekund. Sistnevnte begrensning pålegges av virtual reality-miljøet, for en fullstendig oppslukende og jevn opplevelse.

“Visualisering av astrofysiske data er mye mer tilgjengelig enn å vise grafer og figurer, det hjelper å utvikle intuisjon for komplekse fenomener,” forklarer Revaz. “VIRUP er nettopp en måte å gjøre alle våre astrofysiske data tilgjengelige for alle, og dette vil bli enda viktigere ettersom vi bygger større teleskoper som Square Kilometer Array som vil generere enorme mengder data.”

Astrofysiske, kosmologiske data og simuleringer

For øyeblikket kan VIRUP allerede visualisere data fra over 8 databaser samlet. De Sloan Digital Sky Survey består av over 50 millioner galakser og 300 millioner objekter generelt. De Gaia-data av[{” attribute=””>Milky Way Galaxy consists of 1.5 billion light sources. The Planck mission involves a satellite which measures the universe’s first light after the Big Bang called the cosmic microwave background radiation. There’s also the Open Exoplanet Catalog which aggregates various sources of IllustrisTNG which consists of 30 billion simulated particles. A major challenge is ensuring smooth transition from one database to the next.

“We considered using existing graphics engines for visualizing the data, but in the end, I developed one specifically for the project. It’s flexible, we can add more data as it becomes available, and it’s tailored to astronomy,” explains Cabot. “For this first release of VIRUP, I have focused on rendering static data, so interacting with the data is still a bit rough and the rendering of simulations can’t yet happen in real-time for example.”

Of course, it’s only possible to navigate through the data and simulations imported into VIRUP. You can visit the 4,500 discovered exoplanets so far, for instance, but the way they look are artist impressions inferred from observation. You can also navigate through the 50 million galaxies measured so far by the Sloan Digital Sky Survey, but the actual data has limited resolution and this limits how much detail can be shown in its virtual representation. That being said, there is still a tremendous amount of data that can be explored with the help of VIRUP. Some of the next steps could be to include databases of objects in our solar system like all of the asteroids, or various other objects in the galaxy like nebulae and pulsars.

Flexible immersive virtual environment

For the fully immersive, 3D, 360 experience, you’d need a pair of VR glasses and a computer for running the VIRUP engine, plus storage space to store a selection of astrophysical and cosmological data.

VIRUP is also capable of building a virtual universe in other VR environments, like a dome which is especially useful for venues like planetariums, panaromas, caves and half-caves. The open-software’s transition from the rather personal and isolated experience of VR goggles to the collective, theatrical experience offered by domes and caves, became possible thanks to a collaboration between LASTRO scientists and researchers at EPFL’s Laboratory for Experimental Museology (eM+), and funded by EPFL seed funding for fostering interdisciplinary projects.

“It’s about data discovery. The immersive system means that you can embody the data which has a profound effect on how you actually perceive the data,” says artist Sarah Kenderdine who leads eM+.

.

If you’re impatient to see the movie, you can watch it in 2D (above), in 360° (below) and in stereo 180° (bottom) on YouTube. If you have access to a VR environment, you can immerse yourself in “Archaeology of Light”.

For the dome experience, the movie will be showcased at EPFL’s next exhibit, Cosmos Archaeology: Explorations in Space and Time, which opens on 21 April 2022 at EPFL Pavilions. A  preliminary version of the movie was shown at the Synra Dome of the Science Museum of Tokyo in September, thanks to support from the Swiss Embassy in Tokyo.  VIRUP will be presented this month at an exhibit, in Dubai, as part of EPFL’s Virtual Space Tour.

Finansiering: EPFL Seed Funding. Agora Grant.