Recensement cosmique : pourquoi les ordinateurs ne voient pas la forme des galaxies ✛
Un recensement de la population par forme du corps : c'est ainsi que l'on peut décrire ce que les astronomes ont fait avec 6348 galaxies massives. Au lieu de la taille et du poids, ils ont mesuré à quel point la lumière est concentrée vers le centre, à quel point la galaxie est aplatie et à quel point sa forme est asymétrique. Ensuite, ils ont effectué les mêmes mesures sur des galaxies issues de trois modèles informatiques de l'Univers et comparé les résultats.
Chaque modèle ressemble à un artiste qui dessine un portrait de mémoire : il devine les traits généraux mais confond les détails. Un modèle produit trop souvent des galaxies avec un noyau brillant et dense, un autre gonfle les disques à des dimensions irréalistes, et le troisième ne crée presque pas de galaxies très plates, alors qu'elles sont courantes dans le ciel réel.
Pourquoi cela se produit-il ? Dans les modèles, le transfert de rotation à l'intérieur de la galaxie fonctionne mal. Le gaz à partir duquel naissent les étoiles doit perdre de la rotation en tombant vers le centre, sinon le disque ne devient pas mince. Les processus responsables de cela sont décrits trop grossièrement dans l'ordinateur. Par conséquent, le modèle « ne sait pas » quoi faire de l'excès de rotation, et la forme de la galaxie devient incorrecte.
Auparavant, on pensait que si un modèle reproduisait le nombre total de galaxies, la structure interne serait également proche de la réalité. Maintenant, il est clair que ce n'est pas le cas. Le nombre total d'étoiles peut correspondre, mais leur distribution spatiale peut différer considérablement de ce qui est observé. Pour les futurs modèles, c'est un examen sévère : ils devront réussir non seulement le comptage, mais aussi la forme.
La prochaine étape consiste à examiner non seulement la forme individuellement, mais aussi comment la forme est liée à la masse et au taux de formation d'étoiles. Alors on verra dans quels coins précis de l'Univers modèle la physique se brise. En attendant, le recensement continue : chaque nouvelle galaxie des futurs relevés du ciel testera si les ordinateurs ont appris à voir ce que les télescopes voient.
L'indice de Sersic des galaxies se situe généralement entre 1 (disque exponentiel pur) et 4 (profil elliptique classique de de Vaucouleurs), mais dans les simulations, on trouve des valeurs allant jusqu'à 8, ce qui n'est presque jamais observé dans la réalité.
Dans le roman « Le Problème à trois corps » de Liu Cixin, la civilisation trisolarienne tente de prédire la structure de son système stellaire chaotique, mais se heurte à des limitations fondamentales de la modélisation. De même, les simulations modernes de formation des galaxies se heurtent à des limitations dans la reproduction de la diversité structurelle, malgré des puissances de calcul impressionnantes.