Le Consortium Euclid a publié la maquette de galaxies Flagship 2, la plus grande simulation synthétique de l'univers jamais réalisée. Elle comprend 3,4 milliards de galaxies, chacune présentant 400 propriétés modélisées telles que la luminosité, la position, la vitesse et la forme. Cette simulation est conçue pour aider les scientifiques à interpréter et analyser les vastes ensembles de données générés par Euclid, le télescope spatial de l'ESA qui observe le cosmos depuis juin 2023 avec une résolution sans précédent.
La simulation repose sur un algorithme développé par Joachim Stadel, astrophysicien à l'UZH. Le calcul a été réalisé en 2019 sur le supercalculateur Piz Daint, au Centre national suisse de calcul intensif (CSCS) de Lugano. À l'époque, Piz Daint était le troisième supercalculateur le plus puissant au monde, et plus de 80 % de sa capacité totale était dédiée au projet.
« C'était un énorme défi de simuler une si grande partie de l'univers à cette résolution en un seul calcul », se souvient Stadel.
Le calcul a suivi les interactions gravitationnelles de quatre mille milliards de particules. Dans un deuxième temps, ces structures ont été peuplées de galaxies situées dans le champ de vision d'Euclide, produisant ainsi un modèle réaliste de ce qu'Euclide observera réellement.
Préparation d'analyses de données automatisées
« Ces simulations sont cruciales pour préparer l'analyse des données d'Euclid », explique Julian Adamek, du département d'astrophysique de l'UZH, qui a collaboré avec Stadel et Aurel Schneider sur le projet. Euclid produit des données en un volume et à une vitesse tels qu'elles doivent d'abord être traitées automatiquement. La méthodologie d'interprétation de ces données a dû être développée en amont, grâce à des simulations.
La simulation de galaxie Flagship 2 repose sur le modèle cosmologique standard et intègre l'état actuel des connaissances sur la composition et l'évolution de l'Univers. Stadel et Adamek s'attendent à ce que les observations d'Euclide confirment globalement la distribution de matière prédite par la simulation.
Fissures dans le modèle standard
Parallèlement, les chercheurs anticipent des surprises et des découvertes inattendues. « Nous observons déjà des signes de fissures dans le modèle standard », déclare Stadel. Euclide pourrait révéler d'autres phénomènes inexplicables dans le cadre théorique actuel.
« Il sera passionnant de voir si le modèle résiste aux données de haute précision d’Euclid, ou si nous découvrons des signes de nouvelles lacunes », ajoute Adamek.
La mission vise également à éclaircir la nature de l'énergie noire, cette force mystérieuse à l'origine de l'expansion cosmique. « Dans le modèle, l'énergie noire n'est qu'une constante expliquant l'expansion de l'univers », explique Stadel.
Les données d'Euclide permettent désormais aux astronomes de remonter jusqu'à 10 milliards d'années dans l'histoire cosmique. « Nous pouvons observer l'expansion de l'Univers à cette époque et déterminer si cette constante est réellement restée constante », note Adamek.
Même si Euclide ne fournit pas encore de réponses définitives, Stadel en est convaincu : « Euclide nous rapprochera un peu plus de la compréhension du mystérieux domaine de l’énergie noire. »
Une résolution sans précédent
Euclid est l'étude la plus complète du cosmos jamais réalisée, non seulement par son échelle, mais aussi par sa précision. Sa haute résolution permet aux chercheurs de détecter les distorsions les plus infimes sur les images de galaxies, causées par les lentilles gravitationnelles. Ces effets, produits par des régions de forte densité massique déviant la lumière, révèlent la répartition de la matière noire invisible dans l'univers.
Les mesures spectroscopiques d'Euclid permettent également aux scientifiques de déterminer les distances des galaxies avec une grande précision. Ensemble, ces techniques créent une carte tridimensionnelle des galaxies couvrant une sphère cosmique d'un rayon de 10 milliards d'années-lumière.
Aperçu de phénomènes cosmiques rares
Adamek s'attend à ce qu'Euclide révèle également des phénomènes cosmiques rares. « Certains événements sont extrêmement rares, mais comme Euclide couvre une région aussi vaste, les chances de trouver des objets inattendus ou rares sont élevées. »
En mars 2025, Euclid a publié ses premières données d'observation. Cette « publication rapide » ne représentait qu'une petite partie de l'ensemble des données de la mission, mais offrait déjà de nouvelles perspectives sur la toile cosmique et les amas de galaxies. Des recherches connexes avaient déjà été publiées dans la revue Astronomy & Astrophysics . La publication de nouveaux ensembles de données est prévue pour le printemps 2026.
Plus d'informations : Euclid. V. Le catalogue de simulations de galaxies phares : une simulation complète pour la mission Euclid, Astronomy & Astrophysics (2025). DOI : 10.1051/0004-6361/202450853
Par Theo von Däniken, Université de Zurich
Edité par Gaby Clark , révisé par Robert Egan
Fourni par l'Université de Zurich
