Les photos des slides sont de la présentation
de l'auteur.Voir les crédits
des autres photos et des animations.
Le conférencier a eu la gentillesse de nous
donner sa présentation, elle est disponible sur
ma liaison ftp et s'appelle : SAF-Alimi-avr2013.zip, elle est dans le
dossier CONF-MENSUELLES-SAF/ saison 2012/2013. elle contient aussi toutes
les animations (donc un peu lourd au téléchargement).
Le compte rendu sera succinct étant donné que
la présentation est disponible au téléchargement.
La
rançon du succès, une salle comble!
Jean
Michel Alimi est astrophysicien, Directeur de recherche au CNRS et
responsable du LUTh (Laboratoire Univers et Théories) de l’Observatoire
de Paris Meudon.
L’Univers invisible, les
proceedings du symposium.
Voici
l’introduction proposée par le conférencier :
Nécessité
de présenter le cadre théorique du problème et le formalisme associé,
l’aspect observationnel, l’aspect numérique qui demande un
investissement considérable, en terme matériel et humain. La France a
rattrapé son retard pour l’essentiel en terme d’infrastructure
technique, puissance des supercalculateurs, mais l’investissement humain
reste insuffisant.
L’acquisition
de la puissance de calcul nécessaire devient commensurable avec les très
grands instruments comme un télescope ou un satellite dédié. Et de ce
point de vue nous sommes à la veille d’une croissance exponentielle lors
du passage envisagé entre le petascale et l’exascale (consommation en énergie,
développement des applications, refonte des algorithmes….).
L’ÉNERGIE NOIRE.
Nous
savons maintenant que non seulement l’Univers est en expansion, mais que
celle-ci est accélérée.
Mais
nous ne savons toujours pas quelle est l’origine de cette accélération
qui pourrait être due à une énergie « noire » dont nous
ignorons tout de sa nature.
Pour
essayer d’y voir plus clair, nous concevons des modèles mathématiques
d’Univers.
Mais
avant tout, étudions les principes fondamentaux de la cosmologie.
LES PRINCIPES FONDAMENTAUX
DU PARADIGME COSMOLOGIQUE .
La
base c’est le principe d’équivalence : identité entre 2 masses de
nature différente (un peu comme masse de l’électron et sa charge) :
La masse gravitationnelle qui représente
la capacité à réagir dans un champ gravitationnel
La masse inertielle qui est elle la
capacité à résister à un mouvement.
C’est
Galilée qui le premier établit l’égalité de ces deux masses.
La
traduction mathématique de ce principe est le principe de covariance généralisé
qui touche à :
La mécanique classique
La Relativité Restreinte
La Relativité Générale (RG)
La
RG a pour objectif de construire un descriptif de la nature, invariant dans
tout système de coordonnées dans tout référentiel et pour tout
mouvement.
La
RG est basée sur la célèbre formule d’Einstein :
Lien
entre la géométrie de l’espace (partie gauche) et l’énergie (partie
droite)
Appliquée
à l’Univers, celui-ci est dynamique
et en expansion.
Le
principe cosmologique (ou principe de Copernic) qui stipule que l’Univers
est homogène et isotrope (pas de position privilégiée dans l’Univers),
simplifie les équations précédentes, la dynamique de l’Univers étant
alors représentée par la fonction d’échelle a(t).
Elle
représente la distance entre deux points d’Univers.
L’UNIVERS EST STRUCTURÉ.
Le
fluide de matière remplissant l’Univers n’est plus homogène, cela
donne naissance à des variations de densité et donc à des variations de
champ de gravitation. Ce sont les fluctuations primordiales de la matière.
Ce sont elles qui vont structurer l’Univers.
Les
empreintes de ces fluctuations (dont les variations sont très faibles :
de l’ordre de 10-5) sont toujours visibles dans le ciel :
c’est le bruit de fond cosmologique (CMB).
Mais
il existe un problème : comment arriver à former les galaxies
actuelles avec de si faibles variations, d’où la nécessité
d’introduire une nouvelle entité, la matière noire en grande
quantité afin d’aboutir aux structures actuelles.
L’introduction
de cette matière noire est indépendante des conclusions de F Zwicky
notamment , basées sur la vitesse de rotation des étoiles dans les
galaxies.
L’ÉNERGIE NOIRE.
La
détermination de la position de chandelles standard lointaines (SNIa) a
permis d’observer qu’elles n’étaient pas à la bonne place, elles étaient
plus loin que prévu. Cela nous a donné à penser que l’Univers s’accélérait,
et nous a fait introduire la notion d’énergie noire, cette énergie
anti-gravité qui semble accélérer l’expansion de l’Univers.
Les
complémentarités cosmiques :
Toutes
ces mesures (les SNIa) couplées à d’autres types de mesures (le CMB, les
amas de galaxies, les oscillations baryoniques BAO…) imposent des
contraintes sur les différents paramètres de l’Univers (densité de matière
et d’énergie) qui peuvent se résumer sur le graphique ci-joint.
En
abscisse la densité de matière, en ordonnée la densité d'énergie.
Toutes
les mesures se recoupent à un endroit correspondant à la composition de
l’Univers telle qu’on l’imagine actuellement approximativement :
· 75%
d’énergie du vide (énergie sombre)
· 25%
de matière (noire et brillante)
C’est
le modèle
de concordance,
nom donné par les scientifiques à ce scénario qui décrit l’histoire de
l’Univers jusqu’à aujourd’hui.
Voici
différentes hypothèses concernant cette énergie noire.
Plus
de détails dans la présentation ppt.
MODÉLISATION NUMÉRIQUE DE
LA STRUCTURATION DE L’UNIVERS.
Le
LUTh vient de procéder à la première modélisation de la
structuration de tout l'Univers observable du Big-Bang jusqu'à
aujourd'hui.
La
simulation effectuée a permis de suivre 550
milliards de particules sur 2,5 trillions points de calcul.
Une
telle simulation durerait 3000 ans avec un calculateur ordinaire, elle n’a
duré que 3 semaines avec les supercalculateurs.
Ce
projet est appelé DEUS (acronyme de Dark
Energy Universe Simulation)
réalisé sur le nouveau supercalculateur CURIE de GENCI exploité au Très
Grand Centre de Calcul (TGCC) du CEA.
Que
remarque-t-on ? des amas commencent à apparaître qui vont donner
naissance aux structures actuelles que l’on observe dans le ciel.
Deux
vidéos parmi tant d’autres disponibles sur le site de DEUS.
Vidéo
Vidéo
C’est
une aide exceptionnelle aux grands projets d'observation et de cartographie
de notre Univers.
Elles
devraient permettre de mieux comprendre la nature de l'énergie noire et son
influence sur la structuration de l'Univers, l'origine de la distribution de
la matière noire et des galaxies.
Pour
plus d’informations, il faut voir la présentation et surtout toutes les
animations qui sont jointes à la présentation téléchargeable.
De
nombreuses questions et discussions vont clore la séance.
