Le cosmos en éprouvette : quand de minuscules morceaux d'Univers remplacent d'immenses simulations express
L'Univers est immense, et calculer comment les galaxies et la matière noire s'y répartissent n'est pas une mince affaire. En général, les scientifiques lancent des simulations informatiques qui « rejouent » l'évolution de régions entières de l'espace, de la taille de milliards d'années-lumière. Mais de tels calculs exigent des ressources et un temps considérables. La matière noire est invisible, mais c'est elle qui, telle une charpente invisible, détermine où les galaxies se rassembleront.
La nouvelle méthode s'apparente au travail d'un restaurateur qui reconstituerait une immense mosaïque à partir de quelques fragments conservés. Au lieu de modéliser tout le volume gigantesque, les chercheurs prennent de petits cubes d'espace — d'environ 50 mégaparsecs de côté (c'est la distance que la lumière parcourt en 163 millions d'années). Ces cubes sont nombreux, et chacun a sa propre densité : ici un peu plus de matière, là un peu moins. En entraînant le modèle sur ces morceaux, on peut ensuite « recoller » une image complète de la distribution des masses.
Le secret réside dans le fait que le modèle tient compte de l'influence de la densité de chaque morceau sur le nombre de galaxies qu'il contient. Ensuite, connaissant la fréquence des régions de différentes densités, on peut additionner toutes les contributions et obtenir une image globale. C'est comme si vous vouliez connaître la taille moyenne des habitants d'une ville, mais qu'au lieu de recenser tout le monde, vous mesuriez la taille dans quelques quartiers — pauvres et riches, anciens et récents — et que vous en faisiez une moyenne pondérée.
Cette approche ouvre la voie à l'étude des plus petites galaxies, qui étaient auparavant difficiles à « capturer » dans les grandes simulations. Et à l'horizon se profilent de nouveaux télescopes, tels qu'Euclid et Roman, qui collecteront des données sur des milliards de galaxies. Pour les interpréter, il faudra précisément des méthodes aussi rapides et intelligentes.
Le volume d'un petit cube dans la nouvelle méthode est celui d'un cube de 50 mégaparsecs de côté. Si vous le traversiez à la vitesse de la lumière, le voyage durerait 163 millions d'années.