Nous avons vu une vidéo accélérée montrant la croissance d'arbres ou la formation de montagnes, même de la surface de la Terre accélérée pour montrer comment les continents se sont déplacés dans leurs configurations actuelles et se déplaceront dans le futur.
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Nous pouvons maintenant voir évoluer des images time-lapse de l'univers - 13 milliards d'années d'évolution cosmique, le tout dans un cube de 350 millions d'années-lumière de côté - rétréci à l'écran de nos ordinateurs. La vidéo ci-dessus nous tisse dans le temps et dans l’espace, à mesure que le gaz chauffe, que les étoiles explosent, que des galaxies se forment, que des trous noirs dévorent et que l’univers se développe. Nous voyons les vastes étendues de l’espace cartographiées sous forme de matière noire, de température du gaz, de métaux lourds, de lumière visible - des données qui se chevauchent et se superposent à travers 12 milliards de pixels 3D.
"Jusqu'à présent, aucune simulation ne permettait de reproduire l'univers à la fois à grande et à petite échelle", explique Mark Vogelsberger du Centre d'astrophysique MIT / Harvard-Smithsonian (CfA). Vogelsberger, avec des chercheurs allemands, britanniques et d'autres institutions américaines, a dévoilé sa simulation hier dans Nature .
Cet univers virtuel mais réaliste a été construit à l'aide d'un programme informatique appelé Illustris, qui utilisait un code complexe pour créer l'univers depuis ses balbutiements, quelque 12 millions d'années après le Big Bang.
Créer un programme qui s'étend sur des milliards d'années nécessitait un investissement de longue durée à taille humaine: les chercheurs ont mis cinq ans à développer Illustris. À l'intérieur de cela, les calculs nécessitaient trois mois de "temps d'exécution" sur des superordinateurs et impliquaient 8 000 unités de traitement centrales (CPU, chacune étant le "cerveau" d'un ordinateur) fonctionnant simultanément. À titre de comparaison, l'ordinateur de bureau moyen travaillant seul aurait accompli cette tâche en 2 000 ans.
À la fin du calcul, Illustris avait construit plus de 41 000 galaxies, ainsi que des amas de galaxies et des vides, qui, selon les chercheurs, capturent très bien l'essence de l'univers. Un zoom avant révèle une résolution si fine qu'elle est capable de montrer les propriétés chimiques des gaz tourbillonnant dans les galaxies individuelles.
Comment fonctionne la simulation? Un aspect minuscule est basé sur un principe fondamental de la lumière, la substance la plus rapide de l'univers. La lumière se déplace à une vitesse connue (299 792 458 mètres par seconde). Ainsi, lorsque nous utilisons des télescopes pour observer une galaxie à un milliard d'années-lumière de la lumière, nous voyons le passé, une lumière émise il y a un milliard d'années. Ainsi, les astronomes plus lointains regardent, le père dans le temps, ils peuvent voir.
Mais les observations effectuées par les télescopes ne créent que des éléments distincts de l'évolution de l'univers et ne permettent à personne de voir comment, disons, une galaxie spécifique se métamorphose dans le temps. Les chercheurs qui ont construit Illustris ont donc dû combler d'énormes lacunes dans l'espace et dans le temps en examinant les fondements de l'interaction de la matière normale, de la matière noire et de l'énergie noire - la principale «substance» de l'univers - dans l'espace. Comme on pouvait s'y attendre, des processus physiques et chimiques complexes influencent la formation des structures cosmiques.
La pensée actuelle suggère que l'évolution des caractéristiques dans l'espace "est un processus autorégulateur, dans le sens où les structures qui forment, en particulier les étoiles et les trous noirs, affectent leur environnement et l'évolution ultérieure de la prochaine génération de structures" les auteurs écrivent sur le site d'Illustris. "Dans Illustris, un ensemble complet (même s'il n'est pas complet) de processus physiques tels que les vents galactiques entraînés par la formation d'étoiles et l'injection d'énergie thermique dans des trous noirs sont modélisés tout au long de l'histoire cosmique." De telles simulations sont essentielles à la création d'un ensemble réaliste. galaxies modélisées.
D'autres vidéos produites par les auteurs montrent des tranches spécifiques de la simulation: 13 milliards d'années de températures de gaz dans l'espace ou l'évolution complète d'une galaxie particulière. "Illustris est comme une machine à remonter le temps", déclare le co-auteur, Shy Genel, de la CfA. "Nous pouvons avancer et reculer dans le temps. Nous pouvons suspendre la simulation et zoomer sur une seule galaxie ou un seul groupe de galaxies pour voir ce qui se passe réellement. "
Et nous pouvons aussi nous émerveiller, alors que nous volons à travers des filaments rappelant les réseaux de neurones, à la taille même de l'espace et du temps et au pouvoir de l'humanité de le simuler.
