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Première modélisation de l'histoire complète de l'Univers

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Première modélisation de l'histoire complète de l'Univers

Samedi, 21/04/2012 - 23:30 0 commentaire
Première modélisation de l'histoire complète de l'Univers zoom

Une équipe de chercheurs du Laboratoire Univers et Théories (LUTH, Observatoire de Paris/ CNRS/Université Paris Diderot) vient de réaliser pour la première fois le calcul de la structuration de tout l'Univers observable, du Big Bang jusqu’à aujourd’hui. La simulation effectuée a permis de suivre 550 milliards de particules. Elle est la première des trois étapes d’un projet exceptionnel, appelé Deus : full universe run réalisé sur le nouveau supercalculateur CURIE de GENCI exploité au Très Grand Centre de Calcul (TGCC) du CEA.

La simulation déjà réalisée et celles programmées pour fin mai 2012 constitueront une aide exceptionnelle aux grands projets d’observation et de cartographie de notre Univers. Elles permettront de mieux comprendre la nature de l’énergie noire et son influence sur la structuration de l’Univers, l’origine de la distribution de la matière noire et des galaxies. Après des développements de plusieurs années, six chercheurs de l’équipe Cosmologie du LUTH ont réalisé la première simulation de la structuration de tout notre Univers observable, du Big Bang jusqu’à aujourd’hui. Au-delà du modèle cosmologique standard avec constante cosmologique qu’ils viennent d’achever, leurs travaux distinguent deux autres modèles cosmologiques avec énergie noire, composante mystérieuse introduite pour expliquer l’accélération de l’expansion de l’Univers. Quelle est l’empreinte de l’énergie noire sur la structuration de l’Univers ? Et réciproquement, comment déduire de l’étude de la structuration de l’Univers la nature de cette énergie ? Deux questions fondamentales auxquelles le projet Deus : full universe run tentera de répondre.

La simulation du modèle standard de la cosmologie, qui vient d’être réalisée, a déjà permis de mesurer le nombre d’amas de galaxies de masse supérieure à cent mille milliards de masse solaire qui s’élève aujourd’hui à plus de 144 millions. Autres enseignements : le premier amas de ce type est apparu alors que l’Univers n’avait que 2 milliards d’années et l’amas le plus massif dans l’Univers observable aujourd’hui pèse 15 millions de milliards de masses solaires. Les données générées lors du calcul permettent également de mesurer les fluctuations de la distribution de la matière noire. Celles-ci résultent des fluctuations du fond de rayonnement cosmologique issues du Big-Bang, observées par les satellites WMAP et Planck. Ces observations sont cette fois obtenues dans une simulation qui couvre toute l’histoire de l’Univers, avec une précision jamais atteinte et sur la plus large gamme d’échelles jamais observées, de quelques millionièmes à la taille de l’Univers. Elles dévoilent avec précision les empreintes sur la matière noire des oscillations du gaz primordial (« Oscillations Baryoniques Acoustiques »). Ces calculs apparaissent déjà comme une mine prodigieuse de nouveaux résultats intéressant toute la communauté cosmologique.

La mise en œuvre de ce projet exceptionnel a été rendue possible grâce aux puissantes ressources mises à la disposition de ces chercheurs par GENCI, le Grand Equipement National de Calcul Intensif, sur son supercalculateur CURIE doté de plus de 92 000 unités de calcul et capable de réaliser 2 millions de milliards d’opérations à la seconde (2 PFlop/s). La machine CURIE est installée et exploitée par le CEA au sein du Très Grand Centre de Calcul, à Bruyères-le-Châtel (Essonne). Conçue par Bull, c’est l’une des cinq machines les plus puissantes au monde.

Deus : full universe run constitue une nouvelle avancée qui dépasse largement les calculs les plus performants réalisés à ce jour par toutes les équipes internationales sur les plus grands centres de calcul du monde. L’ensemble du projet nécessitera plus de 30 millions d’heures de calculs (près de 3500 ans) réparties sur la quasi-totalité des unités de calcul CURIE. Plus de 150 péta-octets de données(soit l’équivalent de 30 millions de DVD) seront générés durant ces calculs. Grâce à un processus de sélection avancé et innovant, il sera possible de n’en conserver que 1 Po utile.

Dès à présent, il est possible de parcourir pour la première fois, pour le modèle standard de la cosmologie avec constante cosmologique, la distribution de la matière noire et des galaxies dans tout l’Univers sur des distances équivalent à 90 milliards d’années-lumière (5), et d’observer leurs évolutions tout au long de l’histoire de l’Univers.

CEA

 

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