Pour la première fois, des chercheurs ont créé des simulations qui recréent directement le cycle de vie complet de certains des plus grands amas de galaxies observés dans l'univers lointain il y a 11 milliards d'années.
Les simulations cosmologiques sont essentielles pour déterminer comment l'univers est devenu ce qu'il est aujourd'hui, mais nombre d'entre elles ne correspondent généralement pas à ce que les astronomes observent dans les télescopes.
La plupart d'entre eux sont conçus pour correspondre à l'univers réel uniquement dans un sens statistique. D'autre part, des simulations cosmologiques limitées sont conçues pour reproduire directement les structures que nous observons réellement. Cependant, la plupart des simulations existantes de ce type ont été appliquées à notre univers local, c'est-à-dire proche de la Terre, mais n'ont jamais été appliquées à des observations de l'univers lointain.
Un groupe de scientifiques de l'Institut de physique et de mathématiques de l'univers. Kavli s'intéressait aux structures distantes, telles que les protoamas massifs de galaxies, qui sont les ancêtres des amas de galaxies modernes avant qu'ils ne puissent se former sous leur propre gravité. Ils ont constaté que les études actuelles sur les protoclusters distants étaient parfois trop simplistes, ce qui signifie qu'elles étaient menées à l'aide de modèles simples plutôt que de simulations.
Nous voulions essayer de développer une simulation complète d'un univers réel et lointain pour voir comment les structures commencent et se terminent, disent les chercheurs. Leur résultat a été COSTCO (Constrained COsmos Field Simulation).
Les scientifiques disent que le développement d'une simulation est très similaire à la construction d'une machine à voyager dans le temps. Parce que la lumière d'un univers lointain n'atteint la Terre que maintenant, les galaxies vues par les télescopes aujourd'hui sont un instantané du passé.
C'est comme trouver une vieille photo en noir et blanc de votre grand-père et faire une vidéo de sa vie.
En ce sens, les chercheurs ont pris des photos de jeunes galaxies progénitrices dans l'univers, puis ont avancé rapidement leur âge pour étudier comment les amas de galaxies se formeraient.
La lumière des galaxies utilisées par les chercheurs a parcouru 11 milliards d'années-lumière pour nous parvenir. Le plus difficile a été de prendre en compte l'environnement à grande échelle.
C'est quelque chose de très important pour le devenir de ces structures, qu'elles soient isolées ou reliées à une structure plus grande. Si vous ne tenez pas compte de l'environnement, vous obtenez des réponses complètement différentes. Nous avons toujours pris en compte un environnement évolutif car nous avons une simulation complète et donc notre prédiction est plus stable », a déclaré l'auteur Metin Ata.
Une autre raison importante pour laquelle les chercheurs ont créé ces simulations était de tester le modèle cosmologique standard utilisé pour décrire la physique de l'univers.
En prédisant la masse finale et la distribution finale des structures dans un espace donné, les chercheurs pourraient découvrir des incohérences jusque-là non détectées dans notre compréhension actuelle de l'univers.
À l'aide de leurs simulations, les chercheurs ont pu trouver des preuves de l'existence de trois protoamas de galaxies déjà publiés et réfuter une structure.
De plus, ils ont pu identifier cinq autres structures qui se sont continuellement formées dans leurs simulations. Cela inclut le proto-superamas d'Hyperion, le plus grand et le plus ancien proto-superamas connu à ce jour, qui représente 5 000 fois la masse de notre galaxie de la Voie lactée et s'effondrera en un grand filament de 300 millions d'années-lumière de long, ont déterminé les chercheurs.
Leurs travaux sont déjà appliqués à d'autres projets, notamment des études de l'environnement cosmologique des galaxies et des raies d'absorption des quasars lointains.
Les détails de l'étude ont été publiés dans la revue Nature Astronomy.
2022-06-14 18:24:42
Auteur: Vitalii Babkin