Le consortium dirigeant la mission Euclid de l'Agence spatiale européenne (ESA) a publié à ce jour la simulation la plus étendue du Cosmos. La modélisation était basée sur des algorithmes développés par le professeur Joachim Stadel de l'UZH.
Le consortium Euclide a publié le simulation phare 2 Galaxy – la plus grande simulation synthétique de l'univers jamais créé. Il contient 3,4 milliards de galaxies, chacune avec 400 propriétés modélisées telles que la luminosité, la position, la vitesse et la forme. La simulation est conçue pour aider les scientifiques à interpréter et à analyser les ensembles de données massifs générés par Euclid, le télescope spatial de l'ESA qui a sondé le cosmos depuis juin 2023 avec une résolution sans précédent.
La simulation est construite sur un algorithme développé par l'astrophysicien de l'UZH Joachim Stadel. Le calcul a été effectué en 2019 sur le supercalculateur Piz Daint au Swiss National Supercomputing Center (CSCS) à Lugano. À l'époque, Piz Daint était le troisième supercalculateur le plus puissant du monde – et plus de 80% de sa capacité totale était dédiée au projet.
« C'était un énorme défi de simuler une si grande partie de l'univers à cette résolution en un seul calcul », se souvient Stadel.
Le calcul a suivi les interactions gravitationnelles de quatre billions de particules. Dans une deuxième étape, ces structures étaient peuplées de galaxies qui se trouvent dans le champ de vision d'Euclide, produisant un plan réaliste de ce que l'Euclide observera réellement.
Préparation de l'analyse automatisée des données
« Ces simulations sont cruciales pour préparer l'analyse des données d'Euclid », explique Julian Adamek du département d'astrophysique de l'UZH, qui a collaboré avec Stadel et Aurel Schneider sur le projet. Euclid produit des données dans un volume et une vitesse aussi purs qu'ils doivent d'abord être traités automatiquement. La méthodologie d'interprétation de ces données a dû être développée à l'avance: les simulations.
La simulation phare de Galaxy est basée sur le modèle cosmologique standard et intègre l'état actuel de connaissances sur la composition et l'évolution de l'univers. Stadel et Adamek s'attendent à ce que les observations d'Euclide confirment largement la distribution de matière prévue dans la simulation.
Fissures dans le modèle standard
Dans le même temps, les chercheurs prévoient des surprises et des découvertes inattendues. « Nous voyons déjà des indications de fissures dans le modèle standard », explique Stadel. Euclide peut révéler d'autres phénomènes qui ne peuvent pas être expliqués dans le cadre théorique actuel.
« Il sera passionnant de voir si le modèle se résume aux données de haute précision d'Euclid – ou si nous découvrons des signes de nouvelles lacunes », ajoute Adamek.
La mission vise également à faire la lumière sur la nature de l'énergie sombre – la force mystérieuse entraînant l'expansion cosmique. « Dans le modèle, l'énergie sombre n'est qu'une constante qui explique l'expansion de l'univers », explique Stadel.
Les données d'Euclid permettent désormais aux astronomes de regarder jusqu'à 10 milliards d'années dans l'histoire cosmique. « Nous pouvons voir comment l'univers s'est étendu à ce moment-là et à mesurer si cette constante est vraiment restée constante », note Adamek.
Alors qu'Euclid peut ne pas encore fournir de réponses définitives, Stadel est convaincu: « Euclide nous rapprochera de la compréhension du domaine mystérieux de l'énergie sombre. »
Résolution sans précédent
Euclide est l'étude la plus complète du cosmos jamais entrepris – non seulement à l'échelle mais aussi en précision. Sa haute résolution permet aux chercheurs de détecter des distorsions encore minuscules dans les images de galaxies causées par une lentille gravitationnelle. Ces effets, produits par des régions de la lumière de flexion de la densité de masse élevée, révèlent comment la matière noire invisible est distribuée à travers l'univers.
Les mesures spectroscopiques d'Euclide permettent également aux scientifiques de déterminer les distances de galaxie avec une grande précision. Ensemble, ces techniques créent une carte tridimensionnelle des galaxies couvrant une sphère cosmique avec un rayon de 10 milliards d'années-lumière.
Aperçu des phénomènes cosmiques rares
Adamek s'attend à ce qu'Euclid découvre également des phénomènes cosmiques rares. « Certains événements sont extrêmement rares, mais parce que Euclide couvre une région aussi vaste, les chances de trouver des objets inattendus ou rares sont élevés. »
En mars 2025, Euclid a publié ses premières données d'observation. Cette « version rapide des données » ne représentait qu'une petite fraction de l'ensemble de données complet de la mission, mais offrait déjà de nouvelles perspectives sur les clusters Web et galaxies cosmiques. Plus tôt, des recherches connexes ont également été publiées dans la revue Astronomie et astrophysique. La publication d'autres ensembles de données est prévue pour le printemps 2026.
