Les astrophysiciens lancent IllustrisTNG, le modèle d'univers le plus avancé de son genre
Visualisation de l'intensité des ondes de choc dans le gaz cosmique (bleu) autour des structures de matière noire effondrées (orange/blanc). Semblable à un bang sonique, le gaz dans ces ondes de choc est accéléré avec une secousse lors de l'impact sur les filaments cosmiques et les galaxies. Crédit :Collaboration IllustrisTNG
De nouvelles méthodes de calcul ont aidé à créer la simulation à l'échelle de l'univers la plus riche en informations jamais produite. Le nouvel outil fournit de nouvelles informations sur la façon dont les trous noirs influencent la distribution de la matière noire, comment les éléments lourds sont produits et distribués dans le cosmos, et d'où proviennent les champs magnétiques.
Dirigé par le chercheur principal Volker Springel au Heidelberg Institute for Theoretical Studies, astrophysiciens des Max Planck Institutes for Astronomy (MPIA, Heidelberg) et l'Astrophysique (MPA, Garching), Université de Harvard, le Massachusetts Institute of Technology (MIT), et le Center for Computational Astrophysics (CCA) du Flatiron Institute ont développé et programmé le nouveau modèle de simulation de l'univers, surnommé Illustris :la prochaine génération, ou IllustrisTNG.
Le modèle est la simulation d'univers la plus avancée de son genre, dit Timide Genel, un chercheur associé au CCA qui a aidé à développer et à perfectionner IllustrisTNG. Le détail et l'échelle de la simulation permettent à Genel d'étudier la formation des galaxies, évoluent et grandissent en tandem avec leur activité de formation d'étoiles. "Lorsque nous observons des galaxies à l'aide d'un télescope, on ne peut mesurer que certaines quantités, " dit-il. " Avec la simulation, nous pouvons suivre toutes les propriétés de toutes ces galaxies. Et pas seulement à quoi ressemble la galaxie maintenant, mais toute son histoire de formation." La cartographie de la manière dont les galaxies évoluent dans la simulation offre un aperçu de ce qu'aurait pu être notre propre galaxie de la Voie lactée lorsque la Terre s'est formée et comment notre galaxie pourrait changer à l'avenir, il dit.
Tranche fine à travers la structure cosmique à grande échelle dans la plus grande simulation du projet IllustrisTNG. La luminosité de l'image indique la densité de masse et la couleur visualise la température moyenne des gaz de la matière ordinaire ("baryonique"). La région affichée s'étend sur environ 1,2 milliard d'années-lumière de gauche à droite. La simulation sous-jacente est actuellement la plus grande simulation magnéto-hydrodynamique de la formation de galaxies, contenant plus de 30 milliards d'éléments volumiques et de particules. Crédit :Collaboration IllustrisTNG
Marc Vogelsberger, professeur adjoint de physique au MIT et au MIT Kavli Institute for Astrophysics and Space Research, a travaillé à développer, tester et analyser les nouvelles simulations IllustrisTNG. Avec les chercheurs postdoctoraux Federico Marinacci et Paul Torrey, Vogelsberger a utilisé IllustrisTNG pour étudier les signatures observables des champs magnétiques à grande échelle qui imprègnent l'univers.
"La haute résolution d'IllustrisTNG combinée à son modèle sophistiqué de formation de galaxies nous a permis d'explorer ces questions de champs magnétiques plus en détail qu'avec toutes les simulations cosmologiques précédentes, " dit Vogelsberger, l'un des auteurs des trois articles publiés aujourd'hui dans le Avis mensuels de la Royal Astronomical Society .
Rendu de la vitesse du gaz dans une fine lamelle de 100 kiloparsec d'épaisseur (dans le sens du regard), centré sur le deuxième amas de galaxies le plus massif dans le calcul du TNG100. Là où l'image est noire, le gaz bouge à peine, tandis que les régions blanches ont des vitesses supérieures à 1, 000 kilomètres par seconde. L'image contraste les mouvements de gaz dans les filaments cosmiques contre le rapide, mouvements chaotiques déclenchés par le puits de potentiel gravitationnel profond et le trou noir supermassif situé en son centre. Crédit :Collaboration IllustrisTNG
Modéliser un univers (plus) réaliste
IllustrisTNG est un modèle successeur de la simulation Illustris originale développée par la même équipe de recherche, mais il a été mis à jour pour inclure certains des processus physiques qui jouent un rôle crucial dans la formation et l'évolution des galaxies.
Comme Illustris, le projet modélise un univers en forme de cube plus petit que le nôtre. Cette fois, le projet a suivi la formation de millions de galaxies dans une région représentative d'un univers avec près d'un milliard d'années-lumière par côté (contre 350 millions d'années-lumière par côté il y a seulement quatre ans). lllustrisTNG est le plus grand projet de simulation hydrodynamique à ce jour pour l'émergence de structures cosmiques, dit Springel, également de MPA et de l'Université de Heidelberg.
