バーチャルリアリティで宇宙を探索する

バーチャルリアリティで宇宙を探索する天文・宇宙
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宇宙を探検してみたいと思ったことはありませんか?

オープンソースのベータ版ソフトウェア「VIRUP」を使えば、地球にいながらにして、宇宙を探索することができます。

「VIRUP」は、現代の最も詳細な天体物理学的・宇宙論的データに基づいて、バーチャルな宇宙をリアルタイムに構築します。

あなたは、地球のすぐ上の宇宙空間に浮かんでいます。

国際宇宙ステーションは腕の長さほどの距離にあります。

振り向くと、はるか遠くに小さな円のような月が見えます。

これは宇宙飛行士が宇宙遊泳をしているときに見る光景なのではないかと思えてきます。

これは、スイス連邦工科大学ローザンヌ校(EPFL)の科学者たちが開発した仮想環境での、宇宙への旅の始まりです。

EPFLの天体物理学研究所(LASTRO)で開発されたオープンソースの強力なソフトウェアにより、最新の天体物理学・宇宙論データに基づいた最も包括的な仮想宇宙に初めて入ることができます。

このソフトウェアは、「VIRUP」(Virtual Reality Universe Project)と呼ばれ、2021年10月12日、最初のベータ版が公開されました。

LASTRO所長のJean-Paul Kneib氏は、「自宅にいながらにして、最も詳細な宇宙の地図をナビゲートすることができます。宇宙を、時間を、旅して、発見するチャンスなのです。」

VIRUPの挑戦:テラバイト級のデータを一度に可視化する

天文学者や宇宙物理学者は、地球上や宇宙にある望遠鏡を使って、夜空にある何十億もの天体のデータを集めています。

すでに数十年分の観測データが蓄積されています。

近い将来、さらに膨大な量のデータが予想されています。

膨大な量のデータを映画のように視覚的に表現するには、特定のシーケンスをプリレンダリングするのが一般的です。

しかし、あたかも自分がその場にいるかのように、任意の時空間にいる観測者のように、リアルタイムにデータを視覚化することはできないでしょうか。

天体物理学者であるLASTRO社のYves Revaz氏は、LASTRO社のソフトウェアエンジニアであるFlorian Cabot氏の協力を得て、「VIRUP」の開発に着手しました。

後者の制約は、バーチャルリアリティ環境によって課せられたもので、完全な没入感とスムーズな体験を実現するためのものです。

「天体物理学のデータを視覚化することは、グラフや図を見せるよりもはるかにわかりやすく、複雑な現象を直感的に理解するのに役立ちます。VIRUPはまさに、すべての天体物理学データを誰もが利用できるようにするための手段であり、膨大な量のデータを生成するスクエア・キロメーター・アレイのような大型望遠鏡の建設が進めば、これはさらに重要になります。」とRevaz氏は説明します。

Explore the most detailed 3D map of the universe with virtual reality

天体物理学、宇宙論のデータとシミュレーション

今のところ、「VIRUP」はすでに8つ以上のデータベースを束ねてデータを可視化することができます。

「スローン・デジタル・スカイサーベイ」は、5,000万個以上の銀河と3億個以上の一般的な天体から構成されています。

天の川銀河のGaiaデータは、15億個の光源から構成されています。

「プランク」は、ビッグバン後の宇宙の最初の光である「宇宙マイクロ波背景放射」を測定する衛星を使ったミッションです。

また、様々な太陽系外惑星のデータを集約したOpen Exoplanet Catalogもあります。

その他にも、地球を周回する3000個以上の人工衛星のレパートリーや、天体をレンダリングするための様々なスキンやテクスチャなどのデータベースもあります。

また、「VIRUP」は、研究に基づいた現代的で科学的に強固なシミュレーションのデータセットをレンダリングします。

天の川銀河と、アンドロメダ銀河(M31と呼ばれる銀河の隣人)との将来の衝突を見ることができます。

また、「IllustrisTNG」と呼ばれる300億個の粒子からなるデータセットによるシミュレーションでは、宇宙に広がるフィラメント状の大規模構造である「宇宙の網」の大部分が数十億年かけて形成されていく様子を見ることができます。

そのためには、データベースの移行をスムーズに行うことが大きな課題となります。

「データを可視化するために、既存のグラフィックエンジンを使うことも検討しましたが、最終的には、このプロジェクトのために特別に開発しました。柔軟性があり、データが利用可能になれば追加することができますし、天文学に特化しています。VIRUPの最初のリリースでは、静的なデータのレンダリングに重点を置いたので、データとの対話はまだ少し荒削りで、例えばシミュレーションのレンダリングはまだリアルタイムではできません。」とCabotは説明します。

もちろん、「VIRUP」に取り込まれたデータやシミュレーションを見て、ナビゲートすることができるだけです。

例えば、これまでに発見された4500個の太陽系外惑星を見ることはできますが、その見え方は観測から推測されたアーティストの印象です。

また、スローン・デジタル・スカイサーベイで観測された5,000万個の銀河にも行くことができますが、実際のデータは解像度が低いため、バーチャルな表現では細部の表現に限界があります。

とはいえ、「VIRUP」を使えば、膨大な量のデータを探索することができます。

次のステップとしては、小惑星などの太陽系内の天体や、星雲やパルサーなどの銀河系内のさまざまな天体のデータベースを追加することが考えられます。

柔軟な没入型バーチャル環境

完全な3D、360度の没入感を得るためには、VRゴーグルとVIRUPエンジンを動かすためのコンピュータ、そして天体物理学や宇宙論のデータを保存するためのストレージスペースが必要です。

また、「VIRUP」は、プラネタリウム、パノラマ、洞窟、半洞窟のような会場では特に有効なドームのような他のVR環境でも仮想宇宙を構築することができます。

このオープンソフトウェアは、VRゴーグルによる個人的で孤立した体験から、ドームや洞窟での集団的で劇場的な体験へと移行しました。

これは、LASTROの科学者とEPFLの実験博物館学研究所(eM+)の研究者との共同作業により実現したもので、EPFLの学際的プロジェクトを育成するためのシード資金が使われています。

「これは、データの発見に関するものです。没入型のシステムは、データを具現化できることを意味し、実際にデータをどのように認識するかに大きな影響を与えます。」とeM+を率いるアーティストのSarah Kenderdine氏は言います。

ショートムービー「宇宙への旅」

Archaeology of Light - 4K

「VIRUP」のリリースに合わせて、「Archaeology of Light」というショートムービーが公開されました。

20分ほどのこのムービーは、地球からスタートし、太陽系、天の川、宇宙の網、ビッグバンの遺物の光など、さまざまなスケールの宇宙を旅しています。

映画を見るのが待ちきれないという方は、YouTubeで2D、360°、ステレオ180°の映像を見ることができます。

VR環境があれば、「光の考古学」に没頭することができます。

ドームでの体験では、EPFLの次の展示である「Cosmos Archaeology」で映画が紹介されます。

「Explorations in Space and Time」(2022年4月21日にEPFL Pavilionsでオープン)で紹介されます。

また、東京のスイス大使館の支援により、9月には科学技術館のシンラドームで、この映画の予備版が上映されました。

「VIRUP」は今月、EPFLのバーチャル・スペース・ツアーの一環として、ドバイで開催される展示会で紹介されます。

Published by EPFL.
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