Une simulation sur supercalculateur retrace l’émergence des premières galaxies

Des scientifiques ont conçu une simulation informatique qui suit environ deux milliards d’années du jeune Univers, retraçant la formation des premières étoiles et galaxies et la façon dont elles ont modifié le gaz environnant. Baptisée Lumina, elle associe une vaste perspective cosmique à un niveau de détail suffisant pour étudier individuellement des galaxies en formation.

Créé par des chercheurs du MIT, de Harvard, du Smithsonian et d’établissements partenaires, le modèle a été exécuté sur le supercalculateur Frontier du laboratoire national d’Oak Ridge, dans le Tennessee, aux États-Unis. Il suit la matière noire, le gaz, les étoiles et le rayonnement dans un volume environ cent fois plus grand que celui des simulations comparables antérieures.

L’une de ses principales avancées est la modélisation des transformations de l’hydrogène et de l’hélium lorsque le rayonnement leur arrache des électrons, un processus appelé réionisation. Dans la simulation, la lumière des premières étoiles et galaxies entraîne la transformation de l’hydrogène, tandis qu’un rayonnement plus énergétique, associé aux trous noirs supermassifs qui absorbent activement de la matière, provoque celle de l’hélium.

Il s’agit de prédictions, et non d’observations directes. L’équipe met Lumina à la disposition d’autres scientifiques afin qu’ils puissent comparer ses galaxies simulées aux observations de télescopes tels que James Webb et aux futurs relevés astronomiques. Ces comparaisons pourront mettre à l’épreuve les explications de la formation des premières structures cosmiques et révéler les points sur lesquels les théories actuelles doivent être approfondies.