Pour arriver à leurs fins, des chercheurs ont mobilisé la puissance d’un supercalculateur hors norme. Et il a tenu ses promesses, nous offrant aujourd’hui la plus spectaculaire simulation jamais réalisée de notre Univers.
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« L'univers vient de devenir beaucoup plus grand. » C'est l'annonce faite il y a quelques jours par une équipe de chercheurs du laboratoire national d'Argonne soutenue par le Département américain de l'Énergie (DOE). Pour bien comprendre, il faut aller un peu plus loin. Ce dont ils parlent, ce n'est pas de notre Univers réel. Mais de l'univers des simulations numériques. Cela remet un peu les pendules à l'heure. Même si cela mérite sans doute encore quelques explications supplémentaires.
Depuis que les supercalculateurssupercalculateurs existent, les astronomesastronomes les exploitent pour produire des simulations de notre Univers. Des simulations particulièrement précieuses pour mieux comprendre les processus qui se jouent dans l'immensité de l'espace sur des échelles de temps qui dépassent notre entendement. Des simulations qui nous font aussi un peu rêver, il faut bien l'avouer. Et grâce à un supercalculateur hors norme, les chercheurs américains ont, au début de ce mois de novembre, réalisé celles qu'ils qualifient eux-mêmes de « plus grande simulation astrophysique jamais entreprise ».
Un supercalculateur super rapide au cœur de la simulation
Le supercalculateur en question, c'est Frontier. L'instrument de l'Oak Ridge National Laboratory (ORNL, États-Unis) a été inauguré en 2022. Il est présenté comme le supercalculateur le plus rapide au monde. Et le code qu'il a utilisé cette fois a été développé dans le cadre du projet ExaSky. Financé par le DOE, il s'est déroulé sur presque 10 ans et a réuni des milliers de scientifiques pour mettre en œuvre les outils qui serviront à la dernière génération de supercalculateurs. Les supercalculateurs dits exascale, capables d'effectuer plus d'un quintillion - soit un milliard de milliards - d'opérations par seconde. Il fallait bien ça pour venir à bout de calculs d'hydrodynamique cosmologique d'une extrême complexité.
La simulation, en effet, tient compte, pour la toute première fois, non seulement de la matière dite conventionnelle, mais aussi de la matière noire et de tous les effets physiques que les deux induisent. Et le résultat est époustouflant. Un morceau de notre Univers dont la taille correspond aux plus grandes des dimensions qui sont accessibles à nos télescopestélescopes. Simulé avec une précision à nulle autre pareille. « Un exploit qui jusqu'à présent n'était pas possible à cette échelle », peut-on lire dans un communiqué de l’ORNL.
La dynamique de notre Univers avec une précision sans égal
La vidéo de démonstration produite par les chercheurs dévoile un amas de galaxiesamas de galaxies en formation puis son évolution jusqu'à nos jours. Elle ne montre toutefois pas plus de 0,001 % du volumevolume total de l'univers simulé par ExaSky. Ce qui correspond tout de même à un volume de 64x64x76 mégaparsecs cubes (pour rappel, 1 mégaparsec, c'est environ 3,26 millions d'années-lumièreannées-lumière).
« Ce n'est pas seulement la taille du domaine physique qui nous intéresse ici, parce que c'est celle qui est nécessaire pour faire une comparaison directe avec les observations d'enquêtes modernes, précise Bronson Messer, directeur scientifique de l'Oak Ridge Leadership Computing Facility. C'est aussi le réalismeréalisme physique supplémentaire de l'inclusion des baryonsbaryons et de toutes les autres physiques dynamiques qui fait de cette simulation un véritable tour de force ».
