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LES COSMOLOGISTES CRÉENT 4 000 UNIVERS

Les cosmologistes créent 4 000 univers virtuels pour résoudre le mystère du Big Bang

Diagram of the evolution of the universe from the inflation (left) to the present (right). The reconstruction method winds back the evolution from right to left on this illustration to reproduce the primordial density fluctuations from the current galaxy distribution.
Diagramme de l’évolution de l’univers de l’inflation (à gauche) au présent (à droite). La méthode de reconstruction remonte l’évolution de droite à gauche sur cette illustration pour reproduire les fluctuations de densité primordiales de la distribution actuelle des galaxies. (Crédit image: The Institute of Statistical Mathematics)

Les cosmologistes appuient sur rembobinage sur le premier instant après le Big Bang en simulant 4000 versions de l’univers sur un superordinateur massif.

 

L’objectif est de brosser un tableau des conséquences immédiates du Big Bang, lorsque l’univers observable s’est soudainement élargi de 1 000 milliards de fois en taille dans le moindre éclat d’une microseconde. En appliquant la méthode utilisée pour les simulations à des observations réelles de l’univers d’aujourd’hui, les chercheurs espèrent parvenir à une compréhension précise de ce à quoi ressemblait cette période inflationniste.

« Nous essayons de faire quelque chose comme deviner une photo de bébé de notre univers à partir de la dernière image », chef de l’étude Masato Shirasaki, un cosmologiste à l’Observatoire astronomique national du Japon (NAOJ), a écrit dans un courriel à Live Science.

Univers inégal

L’univers d’aujourd’hui montre des variations de densité, certaines parcelles riches en galaxies et d’autres relativement stériles. Une hypothèse prometteuse pour cette répartition inégale de la matière visible est qu’au moment du Big Bang, il y avait déjà des fluctuations quantiques, ou des changements aléatoires et temporaires de l’énergie, dans l’univers minuscule et primordial, a dit Shirasaki.

Lorsque l’univers s’est élargi, ces fluctuations se seraient également étendues, avec des points plus denses s’étendant dans des régions de plus grande densité que leur environnement. Les forces gravitationnelles auraient interagi avec ces filaments étirés, provoquant l’agglutination des galaxies le long d’elles.

 

Mais les interactions gravitationnelles sont complexes, donc essayer de rembobiner cette période inflationniste pour comprendre comment l’univers aurait regardé avant qu’il ne soit très difficile. Les cosmologistes doivent essentiellement éliminer les fluctuations gravitationnelles de l’équation.

 

Un bon départ

Les chercheurs ont mis au point une méthode de reconstruction pour ce faire. Pour savoir si la reconstruction était exacte, cependant, ils avaient besoin d’un moyen de le tester. Ils ont donc utilisé le superordinateur ATERUI II de NAOJ pour créer 4 000 versions de l’univers, toutes avec des fluctuations de densité initiale légèrement différentes. Les chercheurs ont permis à ces univers virtuels de subir leurs propres inflations virtuelles, puis leur ont appliqué la méthode de reconstruction, pour voir si cela pouvait les ramener à leurs points de départ d’origine.

Les résultats, publiés le 4 janvier dans la revue Physical Review D,étaient prometteurs.

« Nous constatons qu’une méthode de reconstruction peut réduire les effets gravitationnels sur les distributions de galaxies observées, ce qui nous permet d’extraire l’information des conditions initiales de notre univers d’une manière efficace », a déclaré Shirasaki.

La reconstruction a déjà été appliquée aux données des galaxies du monde réel, a-t-il ajouté, mais la nouvelle étude montre qu’elle peut aussi fonctionner sur la période d’inflation de l’univers. L’étape suivante, a dit Shirasaki, est d’appliquer la reconstruction à de véritables observations de la toile cosmique. Ces observations ont déjà été faites par un télescope au Nouveau-Mexique dans le cadre de l’étude du ciel numérique de Sloan.

Publié à l’origine sur Live Science



03/03/2021
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