Recherchez sur tout Techno-Science.net
       
Techno-Science.net : Suivez l'actualité des sciences et des technologies, découvrez, commentez
Posté par Adrien le Jeudi 29/03/2018 à 00:00
Quand les Galaxies s'illuminent...
Pour la première fois, une équipe de l'Observatoire Astronomique de Strasbourg vient de prédire l'instant auquel les galaxies qui nous entourent ont été illuminées par les toutes premières générations d'étoiles, dans l'Univers très jeune. Cette lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet) à 780nm (rouge). La lumière...) a été créée au sein (Le sein (du latin sinus, « courbure, sinuosité, pli ») ou la poitrine dans son ensemble, constitue la région ventrale supérieure du...) des premières galaxies, il y a plus de 13 milliards d'années. Cette illumination ne fut pas instantanée car la lumière a dû se frayer un chemin dans un cosmos alors opaque et froid (Le froid est la sensation contraire du chaud, associé aux températures basses.), en arrachant les électrons de la quasi totalité des atomes (Un atome (du grec ατομος, atomos, « que l'on ne peut diviser ») est la plus petite partie d'un corps simple pouvant se combiner chimiquement avec une autre. Il est généralement...) présents dans notre Univers (L'Univers est l'ensemble de tout ce qui existe et les lois qui le régissent.) et le rendre ainsi totalement transparent.

Dans un article à paraître le 26 mars 2018 dans Astrophysical Journal Letters, cette équipe a montré que les galaxies actuelles les plus massives (10 à 100 fois plus lourdes que notre galaxie (Galaxies est une revue française trimestrielle consacrée à la science-fiction. Avec ce titre elle a connu deux existences, prenant par ailleurs la suite de deux autres Galaxie, cette fois...) la Voie Lactée) ont été illuminées 300 millions d'années après le Big-Bang (Le Big Bang[1] désigne l’époque dense et chaude qu’a connue l’univers il y a environ 13,7 milliards d’années, ainsi que l’ensemble des...), tandis que les moins massives (1000 à 10 000 fois plus légères que la Voie Lactée) ont du attendre bien plus longtemps et n'ont vu cette lumière des premières étoiles que 750 millions d'années après le Big-Bang.


Une vue de la simulation produite pour faire ces prédictions: chaque côté de l'image couvre une distance de 300 millions d'années-lumières. Il y est représenté l'état de l'Univers 1 milliard (Un milliard (1 000 000 000) est l'entier naturel qui suit neuf cent quatre-vingt-dix-neuf millions neuf cent quatre-vingt-dix-neuf mille neuf cent quatre-vingt-dix-neuf (999 999 999) et...) d'années après le Big-Bang, tel que prédit par la simulation: en bleu (Bleu (de l'ancien haut-allemand « blao » = brillant) est une des trois couleurs primaires. Sa longueur d'onde est comprise approximativement entre 446 et 520 nm. Elle varie en luminosité du cyan à une teinte plus...) la distribution du gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière n'a pas de forme propre ni de volume propre : un gaz tend...) cosmique et en rouge (La couleur rouge répond à différentes définitions, selon le système chromatique dont on fait usage.) les régions dont la température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée aux sensations de...) est supérieure à 20 000 degrés et qui sont les dernières à avoir été illuminées. On voit que ce processus de réchauffage et d'illumination n'est pas réparti uniformément, traduisant la distribution complexe des premières étoiles et du gaz. Pour cette raison, toutes les galaxies n'ont pas été illuminées pour la première fois en même temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.).

La raison en est simple: les galaxies les plus lourdes sont capables de créer leurs étoiles en premier et fabriquent leur propre lumière rapidement. Les galaxies plus légères doivent attendre plus longtemps, le temps qu'elle rassemblent les conditions leur permettant de fabriquer leurs propres étoiles et s'illuminer. Les plus petites galaxies sont quant à elles quasiment incapables d'en fabriquer par leurs propres moyens et doivent attendre que l'Univers deviennent transparent au rayonnement (Le rayonnement, synonyme de radiation en physique, désigne le processus d'émission ou de transmission d'énergie impliquant une particule porteuse.) stellaire (Stellaria est un genre de plantes herbacées annuelles ou vivaces, les stellaires, de la famille des Caryophyllaceae. Il comprend près de 90 espèces réparties à travers le monde.), pour être illuminées de l'extérieur par des galaxies voisines productrices de lumière.

Qu'en est-il de notre galaxie (Une galaxie est, en cosmologie, un assemblage d'étoiles, de gaz, de poussières et de matière noire et contenant parfois un trou noir supermassif en son centre.), la Voie Lactée (La Voie lactée (appelée aussi « notre galaxie », ou parfois simplement « la Galaxie », avec une majuscule) est le nom de la galaxie dans laquelle se situent le...), et de sa voisine, la galaxie d'Andromède ? Ces prédictions montrent que ces deux galaxies se sont illuminées d'elles-même entre 400 et 500 millions d'années après le Big-Bang, séparément sans s'influencer l'une l'autre et ce malgré leur très grande proximité. Ceci est d'autant plus remarquable que cette paire (On dit qu'un ensemble E est une paire lorsqu'il est formé de deux éléments distincts a et b, et il s'écrit alors :) de galaxies possède comme voisins des amas de galaxies (Un amas de galaxies est l'association de plus d'une centaine de galaxies liées entre elles par la gravitation. En deçà de 100, on parle plutôt de groupe...) très massifs, comme l'amas de la Vierge, et donc producteurs de grandes quantités de lumière: malgré cet environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux écologiques...), ces deux galaxies n'ont semble-t-il pas été submergées par le rayonnement de ces amas puissants.

Pourquoi faut-il s'intéresser à la façon dont les galaxies sont éclairées par la lumière des premières étoiles ? Tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) simplement parce que cette lumière empêche d'autres étoiles de se former: en réchauffant et en ionisant l'hydrogène (L'hydrogène est un élément chimique de symbole H et de numéro atomique 1.), cette lumière rend ce gaz moins propice à se convertir en étoiles. On a donc un scénario complexe, où les étoiles empêchent d'autres étoiles d'apparaître: il faut donc étudier comment ce processus opère pour comprendre les populations stellaires des galaxies actuelles et en particulier les premières et les plus anciennes.


Zoom sur des exemples de galaxies "créées" par la simulation dans la distribution de gaz cosmique 1 milliard d'années après le Big-Bang: dans le panneau en bas en droite, on distingue des disques de galaxies en formation dans cet Univers "virtuel". Environ 20 millions de galaxies sont ainsi formées et pour lesquelles les instants d'illuminations ont été mesurés. Crédits: Dominique Aubert (ObAS)

Cet ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut être comprise...) de prédictions est le résultat d'un défi technologique de tout premier ordre. Pour les réaliser, l'équipe a produit une simulation numérique (Une information numérique (en anglais « digital ») est une information ayant été quantifiée et échantillonnée, par opposition à une information dite « analogique » qui...) cosmologique de l'histoire de l'Univers à ces époques: complètement (Le complètement ou complètement automatique, ou encore par anglicisme complétion ou autocomplétion, est une fonctionnalité informatique permettant à l'utilisateur de...) conçue par les équipes de l'Observatoire astronomique (Un observatoire astronomique est un lieu destiné à l'observation astronomique. Les laboratoires modernes sont largement dotés d'instruments scientifiques; d'abord mécaniques...) de Strasbourg, cette simulation a été capable de reproduire l'émergence des premières structures de l'Univers, la dynamique (Le mot dynamique est souvent employé désigner ou qualifier ce qui est relatif au mouvement. Il peut être employé comme :) du gaz et la formation des premières étoiles dans un cosmos 'virtuel' couvrant des distances de 300 millions d'années-lumières.

Un défi particulièrement important fut d'être capable de suivre dans cet Univers simulé la propagation de la lumière. A cause de la vitesse (On distingue :) de cette dernière, la plus importante qui soit, les calculs liés à cette physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens général et ancien, la physique désigne la connaissance...) sont extrêmement longs et exigeants. Afin de les rendre supportables, les équipes de l'Observatoire ont utilisé une nouvelle technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :) où ces calculs sont confiés à des cartes graphiques. Ces cartes, habituellement dédiées aux tâches de rendus 3D dans les jeux vidéo (La vidéo regroupe l'ensemble des techniques, technologie, permettant l'enregistrement ainsi que la restitution d'images animées, accompagnées ou non de son, sur un support adapté à l'électronique et non de type photochimique. Le mot...) par exemple, sont d'excellents outils de calcul pour peu que l'on sache les utiliser. L'équipe de Strasbourg est la seule dans le monde (Le mot monde peut désigner :) capable de les exploiter à des fins de simulations cosmologiques.

La simulation cosmologique (La cosmologie portant par essence sur l'origine et le devenir de l'Univers en train d'évoluer, cette discipline ne peut développer une approche expérimentale. À...) utilisée ici a nécessité 32 768 processeurs de calculs associés à 4096 cartes graphiques, installés sur le plus grand super-calculateur américain, Titan (Cliquez sur l'image pour une description), propriété du Département de l'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) et installé à Oak Ridge. Environ 20 millions d'heures (L'heure est une unité de mesure  :) de calcul ont été nécessaires pour la production de cette simulation au cours du premier trimestre 2017: ces ressources ont été rendues disponibles grâce à un succès à l'appel annuel pour calculs exceptionnels INCITE, succès remporté par la collaboration CoDa et à laquelle appartient l'équipe de Strasbourg. Le volume (Le volume, en sciences physiques ou mathématiques, est une grandeur qui mesure l'extension d'un objet ou d'une partie de l'espace.) de calcul et l'ampleur des ressources utilisées font de cette simulation l'une des plus grandes jamais réalisées pour étudier ces époques reculées.

Commentez et débattez de cette actualité sur notre forum Techno-Science.net. Vous pouvez également partager cette actualité sur Facebook, Twitter et les autres réseaux sociaux.
Icone partage sur Facebook Icone partage sur Twitter Partager sur Messenger Icone partage sur Delicious Icone partage sur Myspace Flux RSS
Source: CNRS-INSU
 
Archives des News
  Juillet 2018
  Juin 2018
  Mai 2018
  Avril 2018
  Toutes les archives

Jeudi 19 Juillet 2018 à 00:00:10 - Physique - 0 commentaire
» ISOLDE produit des isotopes du chrome
Page générée en 0.037 seconde(s) - site hébergé chez Amen
Ce site fait l'objet d'une déclaration à la CNIL sous le numéro de dossier 1037632
Ce site est édité par Techno-Science.net - Informations légales