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Grande enquête « CNRS Le Journal »

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Formation de l’Univers: le grand calcul

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De Newton à Einstein, de la théorie de la gravitation à la théorie de la relativité générale, l'univers est décrit avec une précision croissante par les astrophysiciens.
Grâce aux nouveaux instruments de mesure terrestres et spatiaux nous disposons aujourd’hui d’une cartographie très précise de l’univers observable proche.
 
A l’origine l’univers était homogène, la matière y était distribuée, un peu comme un immense brouillard de particules indifférenciées. Aujourd’hui il contient des objets aux formes définies, tels que les galaxies, dans lesquelles vont se former étoiles et planètes. Mais comment et pourquoi est-on passé de l’uniformité d’origine à l’univers organisé en structures d’aujourd’hui ?
 
A l’observatoire de Meudon, Jean-Michel Alimi et son équipe tentent de mieux comprendre le processus de formation de l’univers et le moteur de l’expansion cosmique à travers le projet DEUS (Dark Energy Universe Simulation) Full Universe. Pour la première fois au monde des chercheurs vont calculer la façon dont la matière a évolué dans la totalité de l’univers observable depuis le big bang jusqu’à aujourd’hui.
 
Toutes les observations qui ont été faites jusqu’à ce jour ont permis d’établir le contenu matériel et énergétique de l’univers. La matière ordinaire, visible, celle qui nous constitue et qui constitue les planètes et les galaxies ne représente que 4% de l’énergie de l’univers.
En observant le mouvement des étoiles aux bords des galaxies les scientifiques en ont déduit l’existence d’une autre matière, invisible, détectable seulement à travers ses effets gravitationnels : la matière noire. Elle engloberait les structures cosmiques comme les galaxies en les supportant et représente environ 20% de l’énergie de l’univers.
 
Mais il y a encore plus mystérieux.
Nous savons que l’univers est en expansion. Deux points pris dans l’espace s’éloignent l’un de l’autre au cours du temps, comme le confirme l’observation du mouvement de fuite des galaxies.
 
Il y aurait donc, en plus de la matière visible et de la matière noire, une autre composante dans l’univers, nécessaire pour en expliquer l’expansion accélérée : l’énergie noire. Représentant plus de 75% de l’énergie de l’univers, elle agirait comme une sorte de fluide à pression négative qui contraint l’univers à se dilater.
 
Cette énergie noire constitue le mystère de la cosmologie moderne et au delà du fondement des lois de la physique.
Pour tenter d’en déterminer la nature, il faudrait comprendre son rôle dans la structuration de l’univers. Mais cela exige des calculs qui vont bien au delà de tous ceux réalisés jusqu’à présent. Il ne s’agit plus de modéliser une simple fraction de notre univers, mais l’univers observable dans son intégralité.
 
A l’origine, tout proche du big bang, la matière est répartie dans l’espace de façon uniforme et homogène. On ne distingue aucune structure. Puis au fil du temps elle va se concentrer pour former des objets qui donneront naissance aux galaxies, amas de galaxies et à toutes les structures cosmiques que l’on observe aujourd’hui.
 
Le défi pour l’équipe de Jean-Michel Alimi, est de suivre cette structuration tout au long de l’histoire de l’univers et ainsi d’être capable de reproduire avec une précision inégalée l'évolution de toute la matière au sein de l’univers observable.
 
Les chercheurs ont fixé les conditions initiales à leur calcul de façon à être en parfait accord avec l’image la plus proche du brouillard primitif que nous possédons. Celle formée par les tout premiers photons émis juste après le Big Bang. C’est ce que l’on appelle le rayonnement cosmologique primordial.
 
La formation des structures cosmiques est alors simulée en suivant l’évolution de particules de matière noire, plus présente que la matière ordinaire. Avec 550 milliards de particules, chaque particule ayant la masse de notre galaxie, le modèle représente l'univers observable dans sa totalité.
 
Selon la nature de l’énergie noire le processus de structuration va se dérouler de façon différente.
Les chercheurs ont donc choisi de répéter leur calcul pour trois modèles d’énergie noire différents chacun devant structurer l’Univers d’une façon caractéristique.
Pour mener à bien des calculs aussi gigantesques, les scientifiques ont fait appel à l’un des plus grands ordinateurs du monde, le supercalculateur Curie.
 
Ce calcul nécessitera plus de 300 heures de calcul sur les 80000 cœurs du surpercalculateur Curie soit l’équivalent de près de 3000 années si le calcul était réalisé sur un seul cœur.
Les données générées représenteront plus de 150 Po dont ne seront conservés après un processus de sélection très élaboré et absolument nécessaire qu’environ 2 Po soit près de 400000 DVD.
 
Après des semaines de calculs et d’interprétation, l’évolution de tout l’univers observable apparaît enfin pour le premier modèle. Les autres suivront quelques mois plus tard.
Réparties de façon homogène au début de la simulation, les particules-galaxies, sous l'action des forces attractives de la gravitation et répulsives de l'énergie noire, voient leur distribution se modifier et des structures apparaissent, des amas de galaxies, des super-amas, des filaments…
 
Il est maintenant possible de comparer entre elles les structures résultant des 3 simulations et de les confronter aux structures de l’Univers réel.
Les chercheurs affineront ainsi leur modèle d’énergie noire et parviendront peut-être à en percer les mystères.

 

Formation de l’Univers: le grand calcul

10.01.2014

Pour la première fois au monde, des chercheurs ont calculé la façon dont la matière a évolué dans la totalité de l’univers observable depuis le Big Bang jusqu’à aujourd’hui. Pour mener à bien des calculs aussi gigantesques, ils ont fait appel à l’un des plus grands ordinateurs du monde, le supercalculateur Curie. Le but des scientifiques du projet DEUS Full Universe : mieux comprendre la formation des structures cosmiques et le moteur de l'expansion accélérée de l'univers.

À propos de cette vidéo
Titre original :
Formation de l'univers : le grand calcul
Année de production :
2013
Durée :
09:14
Réalisateur :
Luc Ronat
Producteur :
CNRS Images
Intervenant(s) :
Jean-Michel Alimi (CNRS) - Laboratoire de l'univers et de ses théories (LUTH - CNRS / Observatoire de Paris / Université Paris Diderot), Meudon
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CALCUL DE LA VITESSE MOYENNE D'EJECTION DU PLASMA DANS LE VIDE SIDERAL Un groupe d'astronomes a découvert 7 galaxies parmi les plus lointaines connues, observées sur une période s'étendant entre 350 et 600 millions d'années après le Big Bang. L'une d'entre elles pourrait même détenir un record. Hubble la montre peut-être alors que le cosmos n'avait que 380 millions d'années. Calcul de la vitesse moyenne d’éjection du plasma pendant les 380 premiers millions d’années : V : Vitesse Moyenne avec V = D/T, D : Distance parcourue par le plasma originel durant les 380 millions d’années qui ont suivi le Big Bang qui a été instantané t < 10 E-32 secondes, T = 380 E+06 années = 380 E+06 X 365 X 24 X 3600 secondes = 1,20 E+16 secondes, Ne connaissant pas D, il nous est impossible de calculer la Vitesse Moyenne d’Ejection du Plasma, mais cette Vitesse est SUPRALUMINIQUE (sans doute plusieurs milliers de fois la Vitesse de la Lumière qui est de 300000 km/s). Donc la Matière, non le PLASMA peut se déplacer à plusieurs fois la Vitesse de la Lumière, alors que la Mécanique de la Relativité d’Albert Einstein définit une Vitesse maximale de la Matière possible égale à la Vitesse de la Lumière. Plus la Vitesse est grande, plus la Masse de la Matière en mouvement se désagrège en devenant de l’Energie. E = MC² avec C = la Vitesse de la Lumière qui est une Constante Universelle dans tous les Univers Multiples et les Univers Généralisés. Suite dans une prochaine rubrique CALCUL DE LA VITESSE MOYENNE D'EJECTION DU PLASMA DANS LE VIDE SIDERAL. Le présent Article va être publié 40 fois sur YouTube et 100 fois sur GOOGLE. Alain Mocchetti Ingénieur en Construction Mécanique & en Automatismes Diplômé Bac + 5 Universitaire (1985) UFR Sciences de Metz alainmocchetti@sfr.fr alainmocchetti@gmail.com @AlainMocchetti

LES UNIVERS MULTIPLES SONT EN EXPANSION ACCELEREE. L'accélération de l'expansion de l'Univers est le nom donné au phénomène qui voit la vitesse de fuite des galaxies par rapport à la Voie lactée augmenter au cours du temps. Ce phénomène a été mis en évidence en 1998 par deux équipes internationales, le Supernova Cosmology Project, mené par Saul Perlmutter, et le High-Z supernovae search team, mené par Adam Riess, ce qui leur vaudra l'obtention du prix Nobel de physique en 2011. DECOUVERTE La découverte de l'accélération de l'expansion de l'Univers a été faite en mesurant la distance de luminosité d'astres dont la magnitude absolue est supposée connue : les supernovas de type Ia. La relation entre distance de luminosité et décalage vers le rouge de ces objets permet de reconstituer l'histoire de l'expansion de l'Univers sur plusieurs milliards d'années, et de voir de la sorte si l'expansion de l'Univers accélère ou décélère avec le temps. L'accélération ou décélération de l'expansion correspond à l'évolution de la vitesse d'augmentation de la distance relative entre deux galaxies lointaines. EXPLICATION Dans un premier temps, je vais rappeler le Principe Fondamental de la Dynamique, qui dit qu’un Système Matériel (solide, liquide, gaz) est en accélération si il est soumis à des efforts constants (accélération constante) ou des efforts variables en intensité (accélération variable), la résultante des efforts agissant sur une Galaxie sera appelé POUSSEE GALACTIQUE. Les équations et les principes de la MECANIQUE GENERALE nous permettent d’écrire : ((GAMMA(SIGMA/Rg)M = (EFFORTS(SIGMA-BARRE SUR SIGMA))M (1) ((GAMMA(SIGMA/Rg)M = Torseur Dynamique du Système Matériel SIGMA dans son mouvement par rapport à Rg Repère Galiléen (nous choisirons le Repère Héliocentrique de Copernic qui est un Repère considéré Galiléen), Torseur défini en un point M de notre Univers Multiple. Soit PG la Poussée Galactique qui est la RESULTANTE DYNAMIQUE (Résultante des Poussées Galactiques) , soit GA une Galaxie dans le voisinage de la Voie Lactée, nous pouvons écrire PG = MA X GAMMA(GA) (2) avec MA = Masse Totale de la Galaxie (EFFORTS(SIGMA-BARRE SUR SIGMA)M Torseur des Efforts Extérieurs agissant sur SIGMA exprimé au point M défini précédemment. Reste à savoir qu’est-ce qui génère cette POUSSEE GALACTIQUE qui éloigne toutes les Galaxies de la Voie Lactée. Les Scientifiques ont prouvé l’existence de l’ENERGIE NOIRE qui génère cette POUSSEE GALACTIQUE par le biais de la MATIERE NOIRE. Au jour d’aujourd’hui, nous connaissons pas la composition de la MATIERE NOIRE qui semble t il n’a pas une structure moléculaire ni atomique. Des expériences scientifiques ont été menées récemment dans la SSI pour étudier la MATIERE et l’ENERGIE NOIRES. Dans ce qui suit, je me permets de publier un extrait de WIKIPEDIA qui est une EUL (Encyclopédie Universelle en Ligne) : CONSEQUENCES : L'interprétation la plus simple de la découverte de l'accélération de l'expansion de l'Univers est qu'il existe dans l'Univers une forme d'énergie, traditionnellement appelée énergie noire (ou énergie sombre, traduction dans un cas comme dans l'autre du terme anglais dark energy) aux propriétés atypiques, puisque sa pression doit être négative. La nature exacte de cette énergie noire n'est pas connue à ce jour, mais plusieurs candidats possibles existent. Le plus simple d'entre eux est la constante cosmologique, mais il en existe d'autres comme la quintessence. Cependant, aucune détection directe de cette énergie ne semble envisageable à l'heure actuelle, seule son influence à très grande échelle étant mesurable. EXPANSION DE L’UNIVERS implique ENERGIE NOIRE + MATIERE NOIRE (3) Alain Mocchetti Ingénieur en Construction Mécanique & en Automatismes Diplômé Bac +5 Universitaire (1985) UFR Sciences de Metz alainmocchetti@sfr.fr alainmocchetti@gmail.com @AlainMocchetti

MANUEL D'ASTROPHYSIQUE POUR DEBUTANTS REDIGE PAR ALAIN MOCCHETTI. Je vous propose de faire un document dans lequel je mettrais un Sommaire et une Préface ainsi que les copies de mes 24 Articles que j’ai rédigés sur l’Astrophysique Je vous rappelle que je ne suis pas un Astrophysicien et que je n’ai lu aucun ouvrage sur cette grande discipline. J’ai tout simplement fait appel à mon Imagination. Cette Publication n’a pas de finalité pécunière, c’est pour cela qu’il n’y aura qu’un Manuel qui sera confié à ma propre personne. Pour mes Lecteurs fans d’Astrophysique, je vous renvoie à mon Journal Facebook DAVID MOCCHETTI et à mes publications sur Google, pour cette dernière il vous suffit de taper (alain mocchetti ingénieur) dans le Moteur de Recherche de Google. Pour une bonne compréhension de tout ce que j’ai rédigé sur l’ASTROPHYSIQUE, il est vivement conseillé de lire dans un premier temps sur le Mur du Journal Facebook DAVID MOCCHETTI (sur la photo de couverture, il y a une Renault 17 TS orange) la rubrique ASTROPHYSIQUE – RECAPITULATIF GENERAL qui comporte 8 Articles numérotés de 1 à 8 à lire dans l’ordre croissant, c’est-à-dire : - 1 : Théorie de l’Infini version Alain Mocchetti, - 2 : IL existe une infinité de planètes habitées par de la vie organique – Démonstration par récurrence, - 3 : Principe fondamental relatif aux Univers Multiples, - 4 : Comment s’est formée la gigantesque Sphère de Plasma à l’Origine de notre Big Bang, - 5 : Théorie de la Boucle version Alain Mocchetti – La boucle est elle bouclée ? - 6 : Univers Parallèles – Définition, - 7 : Combien y a-t-il de Vortex entre les Mondes Parallèles, - 8 : Dans l’Univers, il existe 3 types de Vortex. Dans un second temps lire la rubrique ASTROPHYSIQUE – SUITE DU RECAPITULATIF GENERAL (1) qui comporte 8 Articles numérotés de 9 à 16 à lire dans l’ordre croissant, c’est-à-dire : - 9 : Qu’est-ce qu’un Vortex Espace – Temps et un Trou de Ver ? - 10 : Le Triangle des Bermudes cache t il un Vortex du type 1, 2, 3 ou 4 ? - 11 : La dimension de l’Univers Généralisé est 6 - Démonstration, - 12 : Définition simplifiée de l’Hyperespace, - 13 : Comment voyager par Vortex d’un Corps Céleste indice 1 vers un Corps Céleste indice 3, - 14 : Comment voyager par Vortex Spatio – Temporel d’un Corps Céleste indice 1 vers un Corps Céleste indice 3, - 15 : Quels sont les voyages possibles dans l’Univers Généralisé ou Hyperespace, - 16 : Astrophysique & Physique Nucléaire. Dans un troisième temps, lire la rubrique ASTROPHYSIQUE – SUITE DU RECAPITULATIF GENERAL (2) qui comporte 8 Articles numérotés de 17 à 24 à lire dans l’ordre croissant, c’est-à-dire : - 17 : Vivons nous dans un Univers Multiple (N= M=1) ou dans un Univers Parallèle (M>1), - 18 : Si il y avait une infinité d’Univers Généralisés, qu’en serait il de la Dimension ?, - 19 : Comment dissocier un Univers Parallèle (N=1, M=1, P>1) d’un Univers Généralisé (N>1) ?, - 20 : Calcul de la Vitesse Moyenne d’Ejection du Plasma dans le Vide Sidéral, - 21 : Les Univers Multiples sont en Expansion Accélérée, - 22 : Manuel d’Astrophysique pour Débutants rédigé par Alain Mocchetti, - 23 : Supernova et Sursaut Gamma – Définition, - 24 : Conclusion Générale. IMPORTANT : Il important de bien compiler et de dissocier les Univers Multiples, les Univers Parallèles et l’Univers Généralisé dont la dimension est 6 pour ce dernier type d’Univers. Alain Mocchetti Ingénieur en Construction Mécanique & en Automatismes Diplômé Bac + 5 Universitaire (1985) UFR Sciences de Metz alainmocchetti@sfr.fr alainmocchetti@gmail.com @AlainMocchetti

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