Cette image est une gracieuseté de la collaboration IllustrisTNG, un projet ambitieux qui vise à simuler la formation des galaxies. Cette visualisation IllustrisTNG montre des ondes de choc dans des structures de matière noire effondrées (orange/blanc). Wu, Hahn, Wechsler, Collaboration Abel (KIPAC)/NASA/TNG Les trous noirs supermassifs sont une composante intrinsèque de la plupart des galaxies de notre univers, mais les astronomes ne sont pas tout à fait sûrs de leur origine et de leur influence sur l'évolution galactique. Leurs impacts, cependant, sont clairs. Les observations suggèrent que ces mastodontes supermassifs ont le pouvoir de stimuler la formation d'étoiles dans leurs galaxies hôtes – ou de l'arrêter à froid.
Pour comprendre l'évolution des trous noirs supermassifs et leur impact sur la formation des galaxies, les astrophysiciens se tournent de plus en plus vers des modèles cosmologiques complexes simulés par certains des supercalculateurs les plus puissants au monde. Les résultats d'un tel modèle ont été publiés dans trois articles, et cela pourrait être la clé pour comprendre certains des plus grands mystères qui pèsent sur l'astrophysique moderne.
Ressemblant à une vaste toile en trois dimensions, le cosmos est façonné par la matière noire. Cette "truc" invisible représente 84,5% de toute la masse de l'univers et pourtant elle n'interagit pas avec le rayonnement électromagnétique (c'est-à-dire, léger). Pensé pour être composé de particules non baryoniques, ce genre de choses Est-ce que avoir un effet gravitationnel que l'on peut observer indirectement, toutefois. Nous savons que c'est là-bas, nous ne pouvons tout simplement pas le voir.
Parce qu'il y a tellement de matière noire, il domine les interactions gravitationnelles, s'agglutiner, enfermant des îlots de matière « normale ». Ces îles forment des amas massifs de galaxies reliées par des filaments de matière noire eux-mêmes enfilés de galaxies, comme des perles brillantes le long d'un fil invisible.
Puisque la matière noire façonne littéralement le cosmos, il doit occuper une place centrale dans toute simulation à grande échelle de l'univers.
Dans la simulation cosmique la plus ambitieuse du genre, une équipe internationale de scientifiques a créé son propre univers à l'intérieur d'un ordinateur pour mieux comprendre la structure à grande échelle du cosmos. C'est ce qu'on appelle le projet "Illustris–The Next Generation" (IllustrisTNG). La simulation s'appuie sur les lois fondamentales de la physique et montre comment le réseau cosmique de matière noire a évolué et façonné notre univers depuis le Big Bang.
Les scientifiques ont construit IllustrisTNG en utilisant un code puissant appelé AREPO qu'ils ont exécuté sur l'ordinateur central le plus rapide d'Allemagne, la machine Hazel Hen. Le projet est la plus grande simulation hydrodynamique à ce jour et peut modéliser l'émergence de structures cosmiques, selon un communiqué. L'une des deux simulations, qui a utilisé plus 24, 000 processeurs , a pris deux mois pour terminer et modélisé la formation de millions de galaxies dans un volume simulé mesurant un milliard d'années-lumière de large.
En bref, les chercheurs ont jeté les ingrédients de l'univers dans une boîte virtuelle et ont laissé les lois connues de la physique préparer un gâteau cosmique. Et les résultats sont bluffants. Voyez par vous-même dans la vidéo :
"Les nouvelles simulations ont produit plus de 500 téraoctets de données de simulation. L'analyse de cette énorme montagne de données nous occupera pour les années à venir, et il promet de nombreuses nouvelles perspectives passionnantes sur différents processus astrophysiques, " a déclaré le chercheur principal Volker Springel, de l'Université de Heidelberg, Allemagne.
Dans l'une des trois études connexes publiées dans la revue Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, l'impact des trous noirs sur l'évolution galactique a été démontré.
Galaxies stellaires, également connues sous le nom de galaxies « starburst », sont dominés par le brillant, lumière bleue de jeunes étoiles qui prennent vie. Comme le temps passe, cependant, la formation d'étoiles est considérablement désactivée, ne laissant que les vieilles étoiles rouges dominer les galaxies mourantes (appelées galaxies "rouges et mortes"). Les astronomes ont essayé de mieux comprendre ce qui provoque l'arrêt de la formation d'étoiles et maintenant, avec l'aide d'IllustrisTNG, les chercheurs espèrent que cet univers simulé pourra révéler le mécanisme du trou noir qui peut contrôler la fertilité de galaxies entières.
"La seule entité physique capable d'éteindre la formation d'étoiles dans nos grandes galaxies elliptiques sont les trous noirs supermassifs en leurs centres, " a déclaré Dylan Nelson, de l'Institut Max Planck d'Astrophysique de Garching, Allemagne. « Les sorties ultrarapides de ces pièges à gravité atteignent des vitesses allant jusqu'à 10 % de la vitesse de la lumière et affectent des systèmes stellaires géants qui sont des milliards de fois plus gros que le trou noir lui-même, comparativement petit. »
Les simulations théoriques de l'univers peuvent aider à expliquer les observations réelles du cosmos. Avec IllustrisTNG, les astrophysiciens ont acquis un nouvel outil puissant pour mieux comprendre des phénomènes mystérieux et, peut-être, découvrez de nouvelles énigmes sur notre univers en constante expansion.
Maintenant c'est intéressantCombien de temps faut-il à quelques milliers d'ordinateurs en réseau pour simuler la Voie lactée ? Environ 700, 000 heures, donner ou prendre.
