Des astronomes ont généré des millions d’univers virtuels pour découvrir comment le notre a évolué

L’Univers est vaste au-delà de l’imagination, contenant des milliards et des milliards de milliards de galaxies.

Nous avons une assez bonne maîtrise du fonctionnement des galaxies, mais comment ces objets colossaux se forment, grandissent et changent est quelque chose que nous avons encore du mal à comprendre.

Entrez dans UniverseMachine : Ce logiciel de simulation s’exécute sur un puissant supercalculateur et est capable de faire croître des millions d’univers afin que les cosmologistes puissent étudier comment ils évoluent dans le temps.

L’observation et la déduction nous apprennent beaucoup, bien sûr, mais les simulations informatiques s’avèrent un outil puissant pour nous aider à combler les lacunes. Habituellement, elles sont utilisées à des échelles plus petites, mais dans ce cas, les chercheurs ont utilisé UniverseMachine pour parcourir presque toute la ligne du temps de notre Univers – depuis environ 400 millions d’années après le Big Bang, jusqu’à maintenant.

“Sur l’ordinateur, nous pouvons créer de nombreux univers différents et les comparer à l’Univers réel”, explique l’astronome Peter Behroozi de l’Université de l’Arizona. “Cela nous permet de déduire quelles règles ont conduit à celle que nous voyons.”

C’est donc ce qu’ils ont fait. Leur simulation a produit plus de 8 millions d’univers, prenant 400 000 heures de calcul du processeur, les chercheurs ajustant constamment les paramètres pour observer comment ces changements pourraient affecter le résultat final.

Ils ont découvert que les univers simulés qui ressemblaient le plus à notre propre Univers réel avaient tous des règles physiques similaires.

Et ils ont aussi découvert que notre compréhension de la formation des étoiles pourrait être un peu… eh bien, fausse.

On croit que les étoiles se forment lorsque des nœuds et des rides denses dans les nuages de gaz – comme les nébuleuses – s’effondrent sous leur propre poids, déclenchant ainsi le processus d’accrétion stellaire. Mais on croit aussi qu’il doit s’agir de gaz de refroidissement ; plus le gaz est chaud, plus il est difficile pour les étoiles de se former.

La preuve en serait trouvée dans les trous noirs supermassifs au centre de la plupart des galaxies. Quand ils sont actifs, ils chauffent les objets qui les entourent, ce qui, à notre avis, avait pour objectif d’étouffer la formation d’étoiles, même lorsque le gaz était disponible.

Ce réchauffement peut également être produit par des étoiles qui explosent. Et la matière noire – cette mystérieuse substance inconnue qui ajoute une masse gravitationnelle à l’Univers – est également considérée comme chauffant le gaz, donc on pensait que cela jouait aussi un rôle dans la prévention de la formation des étoiles.

Mais ce n’est pas ce que les chercheurs ont vu dans leurs simulations.

“En revenant de plus en plus tôt dans l’Univers, on s’attendrait à ce que la matière noire soit de plus en plus dense, et donc que le gaz devienne de plus en plus chaud. C’est mauvais pour la formation des étoiles, alors nous pensions que de nombreuses galaxies de l’Univers primitif auraient dû cesser de former des étoiles il y a longtemps”, a dit Behroozi.

“Mais nous avons trouvé le contraire : les galaxies d’une taille donnée étaient plus susceptibles de former des étoiles à un taux plus élevé, contrairement aux attentes.”

Lorsque l’équipe a fait des simulations avec une formation d’étoiles éteintes, le résultat final a montré un univers très différent du réel, avec les galaxies de la mauvaise couleur : beaucoup plus rouge que prévu, en raison d’un manque d’étoiles plus jeunes et plus bleues.

Mais quand la formation des étoiles ne s’est pas arrêtée, l’univers simulé ressemblait beaucoup plus à ce que nous voyons avec nos télescopes et nos yeux.

“Nous sommes forcés de conclure que les galaxies ont formé des étoiles de manière bien plus efficace qu’on ne le pensait au début”, a dit Behroozi.

“Et ce que cela nous dit, c’est que l’énergie créée par les trous noirs supermassifs et les étoiles qui explosent est moins efficace pour étouffer la formation des étoiles que ce que nos théories prédisaient.”

Ce qui veut dire que nous devrons peut-être retourner à la planche à dessin pour comprendre comment les galaxies meurent.

La recherche a été publiée dans les Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

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Source : ScienceAlert – Traduit par Anguille sous roche

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