Générer spontanément de la réalité est une affaire désordonnée.
Notre Big Bang, par exemple, a libéré l’énergie et la matière d’un univers en un instant, puis l’a projetée de manière omnidirectionnelle à la vitesse de la lumière alors que les températures dans tout le cosmos en croissance dépassaient 1 000 billions de degrés Celsius au cours des premières nanosecondes de l’existence du temps. Les quelques centaines de millions d’années suivantes, au cours desquelles l’univers s’est refroidi au point que des particules au-delà des quarks et des photons pourraient exister – lorsque de véritables atomes comme l’hydrogène et l’hélium ont vu le jour – sont connues sous le nom d’âge sombre, à cause des étoiles qui n’existent pas encore pour apporter de la lumière.
Finalement, cependant, de vastes nuages de gaz élémentaires se sont suffisamment compressés pour s’enflammer, éclairant un cosmos autrefois sombre et entraînant le processus de , c’est pourquoi l’univers n’est pas encore qu’un tas d’atomes d’hydrogène et d’hélium. Le processus réel d’interaction de la lumière de ces nouvelles étoiles avec les nuages de gaz environnants pour créer le plasma ionisé qui a engendré des éléments plus lourds n’est pas entièrement compris, mais une équipe dont le modèle mathématique de cette époque turbulente est le plus grand et le plus détaillé conçu à ce jour. .
La simulation, nommée en l’honneur de la déesse de l’aube, simule la période de réionisation cosmique en examinant les interactions entre les gaz, la gravité et le rayonnement dans un espace de 100 millions d’années-lumière cubes. Les chercheurs peuvent parcourir une chronologie synthétique s’étendant de 400 000 ans à 1 milliard d’années après le Big Bang pour voir comment la modification de différentes variables au sein du modèle affecte les résultats générés.
« Thesan agit comme un pont vers l’univers primitif », a déclaré Aaron Smith, boursier Einstein de la NASA au MIT Kavli Institute for Astrophysics and Space Research. . « Il est destiné à servir de contrepartie de simulation idéale pour les installations d’observation à venir, qui sont sur le point de modifier fondamentalement notre compréhension du cosmos. »
Il offre des détails plus élevés à un volume plus important que n’importe quelle simulation précédente grâce à un nouvel algorithme de suivi de l’interaction de la lumière avec le gaz qui concorde avec la formation de galaxies séparées et les modèles de comportement de la poussière cosmique.
« Thesan suit comment la lumière de ces premières galaxies interagit avec le gaz au cours du premier milliard d’années et transforme l’univers de neutre à ionisé », Rahul Kannan du Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, qui s’est associé au MIT et au Max Planck Institute for Astrophysique sur ce projet, dit Nouvelles du MIT. « De cette façon, nous suivons automatiquement le processus de réionisation au fur et à mesure qu’il se déroule. »
Cette simulation est alimentée par le supercalculateur de Garching, en Allemagne. Ses 60 000 cœurs de calcul exécutent l’équivalent de 30 millions d’heures de processeur en parallèle pour calculer les chiffres nécessaires à Thesan. L’équipe a également déjà vu des résultats surprenants de l’expérience.
« Thesan a découvert que la lumière ne parcourait pas de grandes distances au début de l’univers », a déclaré Kannan. « En fait, cette distance est très petite, et ne devient grande qu’à la toute fin de la réionisation, augmentant d’un facteur 10 en quelques centaines de millions d’années. »
Autrement dit, la lumière à la fin de la période de réionisation a voyagé plus loin que les chercheurs ne l’avaient imaginé auparavant. Ils ont également remarqué que le type et la masse d’une galaxie peuvent influencer le processus de réionisation, bien que l’équipe Thesan n’ait pas tardé à souligner que des observations réelles corroborantes seront nécessaires avant que cette hypothèse ne soit confirmée.
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