Illustris. C’est le nom d’une nouvelle simulation numérique qui reproduit plus de 13 milliards d’années d’évolution de notre Univers. Elle débute 12 millions d’années après le Big Bang et se limite à un cube de 350 millions d’années-lumière de côté.
Cette simulation hydrodynamique a été réalisée par Mark Vogelsberger du Massachusetts Institute of Technology et ses collègues. Les résultats viennent d’être publiés dans la revue scientifique Nature.
Je vous invite à lire l’article et surtout à visionner la vidéo qui retrace l’évolution de l’Univers. C’est tout simplement superbe. La Physique telle que je l’aime, celle qui explique et fait rêver en même temps.
Bien sûr ce n’est pas la première simulation de ce genre, ni même la dernière. Mais les résultats s’affinent grâce à la puissance croissante des systèmes de calculs qui permet d’intégrer de plus en plus de phénomènes physiques et d’améliorer la résolution.
Cette simulation à grande échelle représente une « expérience numérique », par opposition à une expérience réelle.
Jusqu’ici, on ne sait pas reproduire un univers en laboratoire. Il n’existe qu’un seul exemplaire dont en plus nous sommes l’un des constituants. Impossible donc de faire des expériences pour comprendre la structure de l’Univers, sa naissance, son histoire. Il ne reste donc que les mathématiques et l’informatique.
Les expériences numériques se développent très vite et concernent tous désormais les domaines. Il y a plusieurs avantages : rapidité, nombre quasi-illimité d’expériences réalisables, facilité de réglage des paramètres, des hypothèses et des conditions aux limites, délocalisation, partage entre plusieurs groupes, parallélisation et cetera. Mais il y a aussi des inconvénients qui limitent cette approche que l’on peut qualifier de virtuelle. La très grande quantité de données à traiter ; l’interprétation de nombreux résultats ; l’élimination des solutions erronées ou n’ayant pas de sens. On ne peut donc – et ne pourra – pas se passer de mesures réelles, d’observations, pour valider un modèle et une simulation et affiner les résultats et notre compréhension du système étudié.
Dans le cas d’Illustris, il s’agit pour le modèle de reproduire correctement les observations sur la densité de matière, sa répartition, la forme des galaxies et des amas, les périodes d’évolution des étoiles pour citer quelques exemples.