Voici le plus grand univers virtuel jamais simulé qui aidera à percer le mystère de l’énergie noire

Les scientifiques de l’Université de Zurich (UZH) simulé la formation de notre univers avec l’aide d’un superordinateur. Plus de 25 milliards de galaxies virtuelles ont été générées par plus de 2 billions de particules numériques. Cette simulation de notre univers sera utilisée pour étalonner les expériences à bord du télescope spatial Euclid qui sera propulsé dans l’espace en 2020 afin d’étudier la nature de la matière noire et de l’énergie noire.

Sur trois ans, un groupe d’astrophysiciens de l’Université de Zurich a développé et optimisé un code exceptionnel pour décrire très précisément les dynamiques de la matière noire ainsi que la formation de structures à grande échelle dans l’Univers. Joachim Stadel, Romain Teyssier et Douglas Potter ont réalisé la simulation et rapportent que le code baptisé PKDGRAV3 a été élaboré pour utiliser de manière optimale la mémoire et les architectures modernes des superordinateurs, sur le supercalculateur Piz Daint du Swiss National Supercomputing Centre. Le code a donc été exécuté sur cette machine pendant 80 heures et celle-ci a généré un univers virtuel de 2 trillions de macro-particules représentant le fluide de matière noire à partir d’un catalogue de 25 milliards de galaxies.

Grâce à la très bonne précision du calcul et un fluide de matière noire évoluant sous sa propre gravité, les scientifiques ont simulé la formation d’une faible concentration de matière (nommés halos de matière noire) dans laquelle les galaxies ont la même forme que la Voie lactée. L’objectif de la simulation était de modéliser des galaxies aussi petites que le dixième de la Voie lactée dans un volume aussi vaste que tout notre univers observable.

 
Cette section de l’Univers simulé montre comment la matière noire est répartie dans l’espace, représentée par des grappes jaunes interconnectées par des filaments. Les régions blanches représentent le vide cosmique, un ensemble de zones avec la plus basse densité de l’Univers.

Il a été démontré que 95 % de l’Univers n’est pas observable. 23 % du cosmos est constitué de matière noire et 72 % d’énergie noire. « La nature de l’énergie noire reste l’un des plus grands mystères non résolus dans la science moderne », explique Romain Teyssier, professeur d’astrophysique à l’Université de Zurich. Ce casse-tête ne peut être résolu que par observation indirecte : quand le satellite Euclid capturera la lumière émise de milliards de galaxies, les astronomes mesureront les distorsions qui surviennent lors de la déviation de la lumière des galaxies formées à cause d’une entité invisible, la matière noire. « Cette notion est comparable à la distorsion de la lumière sur des vitrages inégaux. », rajoute Joachim Stadel, de l’Institute for Computational Science de l’UZH.

Ce nouveau catalogue de galaxies virtuelles aidera à optimiser la stratégie d’observation d’Euclid et minimiser les sources d’erreur avant son décollage pour l’espace en 2020. « Euclid réalisera une carte tomographique de notre univers, retraçant plus de 10 milliards d’années d’évolution du cosmos. », ajoute Stadel. Grâce aux futures données d’Euclid, les scientifiques obtiendront de nouvelles informations sur la nature et les caractéristiques de l’énergie noire. Les chercheurs espèrent également découvrir de nouvelles propriétés physiques, comme une version modifiée de la relativité générale, un nouveau type de particule ou tout autre élément pouvant apporter des réponses sur les mystères de cette matière et énergie invisibles.

yogaesoteric
16 décembre 2017

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