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    Le plus grand univers virtuel gratuit à explorer pour tous

    Figure 1 :La répartition de la matière noire dans un instantané d'Uchuu. Les images montrent le halo de matière noire du plus grand amas de galaxies formé dans la simulation à différents grossissements. Crédit :Tomoaki Ishiyama

    Oubliez les jeux en ligne qui vous promettent un "monde entier" à explorer. Une équipe internationale de chercheurs a généré tout un univers virtuel, et l'a rendu disponible gratuitement sur le cloud pour tout le monde.

    Uchuu (qui signifie "espace extra-atmosphérique" en japonais) est la simulation la plus grande et la plus réaliste de l'univers à ce jour. La simulation d'Uchuu se compose de 2,1 billions de particules dans un cube de calcul d'un côté sans précédent de 9,63 milliards d'années-lumière. En comparaison, c'est environ les trois quarts de la distance entre la Terre et les galaxies observées les plus éloignées. Uchuu révèle l'évolution de l'univers à un niveau de taille et de détail inconcevable jusqu'à présent.

    Uchuu se concentre sur la structure à grande échelle de l'univers :mystérieux halos de matière noire qui contrôlent non seulement la formation des galaxies, mais aussi le destin de l'univers entier lui-même. L'échelle de ces structures va des plus grands amas de galaxies aux plus petites galaxies. Les étoiles et les planètes individuelles ne sont pas résolues, alors ne vous attendez pas à trouver des civilisations extraterrestres à Uchuu. Mais l'un des moyens par lesquels Uchuu gagne gros par rapport aux autres mondes virtuels est le domaine temporel; Uchuu simule l'évolution de la matière sur presque toute l'histoire de 13,8 milliards d'années de l'univers, du Big Bang à nos jours. C'est plus de 30 fois plus longtemps que le temps écoulé depuis que la vie animale est sortie des mers de la Terre pour la première fois.

    L'évolution temporelle des structures de matière noire à Uchuu. Crédit :Tomoaki Ishiyama, Hirotaka Nakayama, Projet 4D2U, NAOJ

    Julia F. Ereza, un doctorat étudiant à l'IAA-CSIC qui utilise Uchuu pour étudier la structure à grande échelle de l'univers explique l'importance du domaine temporel, "Uchuu est comme une machine à remonter le temps :on peut avancer, en arrière et s'arrêter dans le temps, on peut ''zoomer'' sur une seule galaxie ou ''zoomer'' pour visualiser un amas entier, nous pouvons voir ce qui se passe réellement à chaque instant et à chaque endroit de l'univers depuis ses premiers jours jusqu'à nos jours, étant un outil essentiel pour étudier le cosmos."

    Une équipe internationale de chercheurs du Japon, Espagne, ETATS-UNIS., Argentine, Australie, Chili, La France, et l'Italie a créé Uchuu en utilisant ATERUI II, le supercalculateur le plus puissant au monde dédié à l'astronomie. Même avec tout ce pouvoir, il a encore fallu un an pour produire Uchuu. Tomoaki Ishiyama, un professeur agrégé à l'Université de Chiba qui a développé le code utilisé pour générer Uchuu, explique, "Pour produire Uchuu, nous avons utilisé ... tous les 40, 200 processeurs (cœurs CPU) disponibles en exclusivité 48 heures par mois. Vingt millions d'heures de supercalculateur ont été consommées, et 3 pétaoctets de données ont été générés, l'équivalent de 894, 784, 853 photos à partir d'un téléphone portable de 12 mégapixels."

    Avant de commencer à vous soucier du temps de téléchargement, l'équipe de recherche a utilisé des techniques de calcul de haute performance pour compresser les informations sur la formation et l'évolution des halos de matière noire dans la simulation Uchuu dans un catalogue de 100 téraoctets. Ce catalogue est désormais accessible à tous sur le cloud dans un format facile à utiliser grâce à l'infrastructure de calcul skun6 située à l'Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC), le groupe RedIRIS, et le Centre de calcul intensif galicien (CESGA). Les prochaines publications de données comprendront des catalogues de galaxies virtuelles et des cartes de lentilles gravitationnelles.

    Evolution temporelle du nombre de halos dans chaque plage de masse telle que prédite par cette simulation. La barre s'étendant horizontalement à partir de chaque cercle et triangle représente la plage des masses du halo. L'axe vertical est le nombre de halos trouvés dans un cube d'environ 9,6 milliards d'années-lumière de chaque côté. Les barres de dégradé en haut de la figure représentent les catégories d'objets trouvés dans les halos de cette masse. La simulation d'Uchuu prédit que de nombreux halos avec des masses comparables au halo de notre propre galaxie se sont déjà formés il y a environ 13 milliards d'années. Crédit :Tomoaki Ishiyama

    Les produits scientifiques Big Data d'Uchuu aideront les astronomes à apprendre à interpréter les relevés de galaxies Big Data attendus dans les années à venir à partir d'installations telles que le télescope Subaru et la mission spatiale Euclid de l'ESA.

    Ces résultats sont apparus comme Ishiyama et al. "Les simulations d'Uchuu :Data Release 1 et concentrations de halo de matière noire" dans le numéro de septembre 2021 de Avis mensuels de la Royal Astronomical Society .


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