Les chercheurs ont avancé des simulations de formation de galaxies, révélant la formation précoce de galaxies à disques et résolvant le « problème des satellites manquants », marquant une étape importante vers la compréhension de l’Univers. Crédit : Issues.fr.com
Les astronomes peuvent utiliser des superordinateurs pour simuler la formation de galaxies à partir du Big Bang Il y a 13,8 milliards d’années à nos jours. Mais il existe plusieurs sources d’erreur. Une équipe de recherche internationale, dirigée par des chercheurs de Lund, a consacré cent millions d’heures d’ordinateur sur huit ans à tenter de corriger ces problèmes.
La dernière décennie a été marquée par des progrès majeurs dans les simulations informatiques permettant de calculer de manière réaliste la formation des galaxies. Ces simulations cosmologiques sont cruciales pour notre compréhension de l’origine des galaxies, des étoiles et des planètes. Cependant, les prédictions de ces modèles sont affectées par les limites de la résolution des simulations, ainsi que par des hypothèses sur un certain nombre de facteurs, tels que la façon dont les étoiles vivent et meurent et l’évolution du milieu interstellaire.
Les efforts de collaboration améliorent la précision
Pour minimiser les sources d’erreur et produire des simulations plus précises, 160 chercheurs de 60 établissements d’enseignement supérieur – dirigés par Santi Roca-Fàbrega de l’Université de Lund, Ji-hoon Kim de l’Université nationale de Séoul et Joel R. Primack de l’Université de Californie – ont collaboré et présentent maintenant les résultats de la plus grande comparaison de simulations jamais réalisée.
« Pour progresser vers une théorie de la formation des galaxies, il est crucial de comparer les résultats et les codes de différentes simulations. Nous y sommes parvenus en réunissant des groupes de code concurrents derrière les meilleurs simulateurs de galaxies au monde dans une sorte de supercomparaison », explique Santi Roca-Fàbrega, chercheur en astrophysique.
Trois articles issus de cette collaboration, connus sous le nom de simulations CosmoRun, ont été publiés dans Le Journal d’astrophysique. Dans ceux-ci, les chercheurs ont analysé la formation d’une galaxie ayant la même masse que la voie Lactée. La simulation est basée sur les mêmes hypothèses astrophysiques concernant le rayonnement ultraviolet de fond produit par les premières étoiles de l’Univers, le refroidissement et le chauffage des gaz et le processus de formation des étoiles.
Une partie de l’univers simulé. Crédit : La collaboration AGORA
Aperçu des simulations CosmoRun
Les nouveaux résultats permettent aux chercheurs de conclure que les galaxies à disques comme la Voie lactée se sont formées très tôt dans l’histoire de l’Univers, conformément aux observations du télescope James Webb. Ils ont également trouvé un moyen de rendre le nombre de galaxies satellites – des galaxies en orbite autour de galaxies plus grandes – cohérent avec les observations, résolvant enfin un problème bien connu dans la communauté et connu sous le nom de « problème des satellites manquants ».
En outre, l’équipe a révélé que le gaz entourant les galaxies est la clé de simulations réalistes, plutôt que le nombre et la répartition des étoiles, qui étaient auparavant la norme.
« Le travail dure depuis huit ans et a nécessité l’exécution de centaines de simulations et l’utilisation de cent millions d’heures de calcul intensif », explique Santi Roca-Fàbrega.
Le voyage se poursuit désormais pour affiner davantage les simulations de la formation des galaxies. Avec chaque réalisation technologique, Santi Roca-Fàbrega et ses collègues espèrent ajouter de nouvelles pièces au puzzle vertigineux de la naissance et de l’évolution de l’univers et des galaxies.
« C’est le début de simulations plus fiables de la formation des galaxies, qui nous aideront à mieux comprendre notre galaxie natale, la Voie Lactée », explique Santi Roca-Fàbrega.
Outre l’Université de Lund, une soixantaine d’universités et d’organisations ont participé aux travaux.
