Comment l'univers a-t-il évolué au fil du temps? Une nouvelle simulation de superordinateur a fourni ce que les scientifiques disent être le grand modèle cosmologique le plus précis et le plus détaillé de l'évolution de la structure à grande échelle de l'univers. Appelée simulation du Bolchoï, elle donne aux physiciens et aux astronomes un nouvel outil puissant pour comprendre les mystères cosmiques tels que la formation des galaxies, la matière noire et l'énergie noire.
Si la simulation est bonne, elle montre que le modèle cosmologique standard est assez précis.
"Ces énormes simulations cosmologiques sont essentielles pour interpréter les résultats des observations astronomiques en cours et pour planifier les nouvelles grandes enquêtes de l'univers qui devraient aider à déterminer la nature de la mystérieuse énergie sombre", a déclaré Anatoly Klypin, de la New Mexico State University, qui a écrit le code informatique de la simulation, qui a été exécutée sur le superordinateur Pleiades au NASA Ames Research Center.
La simulation retrace l'évolution de la structure à grande échelle de l'univers, y compris l'évolution et la distribution des halos de matière noire dans lesquels les galaxies ont fusionné et se sont développées. Les premières études montrent un bon accord entre les prédictions de la simulation et les observations des astronomes.
"Dans un sens, vous pourriez penser que les premiers résultats sont un peu ennuyeux, car ils montrent essentiellement que notre modèle cosmologique standard fonctionne", a déclaré le co-leader Joel Primack, de l'Université de Californie à Santa Cruz. "Ce qui est passionnant, c'est que nous avons maintenant cette simulation très précise qui fournira la base de nombreuses nouvelles études importantes dans les mois et les années à venir."
La simulation est basée sur les données de la mission WMAP qui a cartographié la lumière du Big Bang dans le ciel entier. Une comparaison des prédictions du Bolchoï avec les observations des galaxies du Sloan Digital Sky Survey a montré un très bon accord, a déclaré Primack.
L'explication standard de la façon dont l'univers a évolué après le Big Bang est connue sous le nom de modèle Lambda Cold Dark Matter, et c'est la base théorique de la simulation du Bolchoï. Selon ce modèle, la gravité a agi initialement sur de légères fluctuations de densité présentes peu de temps après le Big Bang pour rassembler les premiers amas de matière noire. Celles-ci sont devenues des amas de plus en plus grands grâce à la fusion hiérarchique de progéniteurs plus petits. Bien que la nature de la matière noire reste un mystère, elle représente environ 82% de la matière dans l'univers. En conséquence, l'évolution de la structure dans l'univers a été entraînée par les interactions gravitationnelles de la matière noire. La matière ordinaire qui forme les étoiles et les planètes est tombée dans les «puits gravitationnels» créés par des amas de matière noire, donnant naissance à des galaxies au centre des halos de matière noire.
Une série d'articles a été publiée à partir de la simulation du Bolchoï, dont un qui examine les caractéristiques des halos de matière noire et un autre qui examine l'abondance et les propriétés des galaxies prédites par la simulation du Bolchoï de la matière noire.
