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On est encore loin de savoir ce qui s'est produit lorsque l'univers observable était si dense et si chaud qu'il fallait avoir recours à une théorie de la gravitation quantiquegravitation quantique pour vraiment comprendre sa naissance. Cette théorie est encore en chantier, que ce soit sous la forme de la théorie des supercordes ou de la gravitation quantique à boucles.
Le problème pourrait être si complexe et de nature si foncièrement quantique que des tentatives pour résoudre les équations de la gravitation quantique par des moyens analytiques ou numériquesnumériques sur ordinateursordinateurs classiques soient vouées à l'échec. Peut-être faudra-t-il avoir recours à des ordinateurs ou des calculateurs quantiquescalculateurs quantiques pour simuler la naissance de l'espace-temps et de son contenu. Malheureusement, malgré de grands espoirs, ces calculateurs quantiques risquent de ne pas pouvoir dépasser le stade embryonnaire, n'en déplaise à GoogleGoogle et à la Nasa qui ont récemment acheté un tel calculateur, D-Wave Two.
Pour la première fois au monde, des chercheurs à l'observatoire de Meudon ont calculé la façon dont la matière a évolué dans la totalité de l'univers observable depuis le Big Bang jusqu'à aujourd'hui. C'est le projet DEUS (Dark Energy Universe Simulation) Full Universe. Cette vidéo permet de faire connaissance avec les acteurs de cette grande aventure. © CNRS Images
Heureusement, les supercalculateurssupercalculateurs modernes comme le Curie de Genci (Grand équipement national de calcul intensif) exploité au Très grand centre de calcul (TGGC) du CEA permettent tout de même d'espérer comprendre ce qui s'est passé dans l'univers observable bien après le temps de Planck, en particulier après l'émissionémission du rayonnement fossilerayonnement fossile observé par Planck.
Filaments de matière noire avec de grands vides
Nous sommes raisonnablement sûrs qu'après la fameuse recombinaisonrecombinaison, l'essentiel de la dynamique de l'univers à des échelles supérieures aux galaxiesgalaxies est dominé par un mélange de matière noire et d'énergie noireénergie noire. Cette énergie noire devient de plus en plus présente au cours du temps, et c'est elle qui a fait entrer en expansion accélérée le cosmoscosmos observable voilà quelques milliards d'années, comme l'ont découvert des astrophysiciensastrophysiciens comme Saul Perlmutter. Mais nous ne comprenons toujours pas sa nature, et différentes théories s'affrontent à son sujet.
L'aspect local de l'univers observable calculé par DEUS dans le cadre du modèle cosmologique standard. On voit qu'après des milliards d'années d'évolution, les amas de galaxies se sont regroupés avec la matière noire en formant des filaments. © DEUS consortium, 2013
De nouveaux instruments d'observation sont nécessaires pour tenter de faire la lumièrelumière sur l'énergie noire. Ils sont en chantier : il s'agit notamment du LSST et d'Euclid. Mais il convient aussi de pouvoir comparer les observations concernant la structure de l'univers aux grandes échelles, avec ses amas de galaxiesamas de galaxies et ses filaments regroupant ses amas, aux prédictions des modèles cosmologiques. Pour cela, on effectue des simulations numériquessimulations numériques. L'une des dernières en date est la simulation DEUS, évoquée plus longuement dans un précédent article.
À l'Observatoire de Paris, sur le site de Meudon, Jean-Michel Alimi et son équipe de six chercheurs continuent à faire des simulations avec DEUS. Ils en ont ainsi fait avec trois modèles différents d'énergie noire. Chacun structure l'univers de façon caractéristique, et l'on peut donc espérer ainsi départager ces modèles. La vidéo mise en ligne par le CNRS voilà quelques mois permet de mieux faire connaissance avec le travail des chercheurs.
