La simulation de l’Univers la plus importante faite à ce jour

GalacticfounNous avons une bonne idée de la manière dont l’Univers s’est développé, mais il reste encore beaucoup d’inconnues. Cette nouvelle simulation, la plus détaillée faite à ce jour, nous permet d’y voir un peu plus clair.

Pour étudier l’Univers, les chercheurs peuvent s’appuyer sur des instruments au sol ou en orbite, en plus de leurs calculs. Si l’intelligence humaine et les technologies nous permettent aujourd’hui de mieux appréhender notre monde, elles ne peuvent pas tout nous raconter. C’est pourquoi les chercheurs se tournent parfois vers les simulations informatiques.

Des programmes simulant l’évolution de l’Univers ont déjà été développés mais, compte tenu de la puissance des machines, les chercheurs ne pouvaient se concentrer que sur quelques éléments. Nous pouvions analyser l’évolution du cosmos à grande échelle, par exemple, ou sur des échelles plus petites, au niveau galactique. Mais faire les deux en même temps était jusqu’à présent impossible.

La simulation la plus puissante jamais développée

Récemment, des chercheurs allemands et américains ont développé une simulation incroyablement complexe, capable de suivre l’évolution de notre Univers dans des détails sans précédent. Cette simulation, baptisée TNG50, a été rendue possible grâce au supercalculateur Hazel Hen de Stuttgart. Pour y arriver, 16 000 processeurs ont tourné non-stop pendant plusieurs mois.

À partir de 20 milliards de particules représentant la matière noire, les étoiles, les gaz cosmiques, les champs magnétiques et les trous noirs supermassifs, les chercheurs ont réussi à développé un Univers mesurant plus de 230 millions d’années-lumière de diamètre. Ils ont ensuite suivi son évolution sur 13,8 milliards d’années (âge actuel de l’Univers).

On obtient alors une vision à grande échelle de notre cosmos, mais la grande nouveauté, c’est que TNG50 a également été capable de discerner des phénomènes physiques à très petites échelles. Jusqu’à un millionième du volume total, plus précisément (soit 230 années-lumière). Cette incroyable entreprise a été très gourmande en énergie, mais le résultat en valait la peine.

« Les expériences numériques de ce type rencontrent un vif succès lorsque vous obtenez plus que ce que vous avez mis, explique Dylan Nelson, de l’Institut Max Planck d’astrophysique. Dans notre simulation, nous constatons des phénomènes qui n’avaient pas été programmés explicitement dans le code de la simulation. Ces phénomènes émergent de manière naturelle, de l’interaction complexe des ingrédients physiques de base de notre univers modèle ».

Cette vidéo, par exemple, suit l’évolution d’une seule galaxie sur environ 13 milliards d’années :

Formation of a single massive galaxy through time in the TNG50 cosmic simulation

Du chaos à l’ordre cosmique

Cette simulation a permis d’en apprendre davantage sur l’évolution des galaxies, justement. Les chercheurs ont en effet constaté que les objets en rotation rapide (comme la Voie lactée) émergeaient initialement de nuages ​​de gaz chaotiques. À mesure du temps, ce gaz s’est installé durablement, permettant la formation des premières étoiles. Celles-ci ont ensuite adopté des orbites de plus en plus circulaires, pour finalement céder la place à de grandes galaxies spirales observées de nos jours.

Les chercheurs ont également observé des vents de gaz s’échappant à grande vitesse de ces galaxies, à mesure qu’elles grandissaient. Ces phénomènes, expliquent les chercheurs, sont provoqués par les explosions de supernovas et l’activité des trous noirs supermassifs retrouvés au coeur des galaxies. Une fois de plus, le processus est au départ très chaotique, mais le gaz finit toujours par se concentrer avec le temps.

Aujourd’hui, ces flux prennent la forme de cônes s’écoulant depuis les pôles opposés des galaxies. Ce matériau, au bout d’un moment, cesse de couler vers l’extérieur et commence à retomber. On obtient alors une sorte de gigantesque fontaine de gaz recyclé, redistribué du centre galactique vers la périphérie. Ceci permet d’autoriser la formation de nouvelles étoiles et contribue à aplatir encore davantage les galaxies.

Source : https://sciencepost.fr/la-simulation-de-lunivers-la-plus-importante-faite-a-ce-jour/

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