Un bond en avant pour comprendre l'Univers. C'est ce que promet la nouvelle simulation mise au point par une équipe d'astrophysiciens menée par Caltech. Pour la première fois, cette simulation suit le voyage du gaz primordial de l'Univers primitif jusqu'à son intégration dans un disque d'accrétion nourrissant un trou noir supermassif, bouleversant ainsi des concepts établis depuis les années 1970.
Image extraite de la simulation montrant un trou noir supermassif entouré d'un disque d'accrétion en rotation.
Crédit: Caltech/Phil Hopkins group
Sous la direction de Phil Hopkins, professeur de physique théorique, cette prouesse technologique a nécessité des années de travail et la collaboration de deux grands projets: FIRE et STARFORGE. Ces projets se concentrent sur des échelles différentes, allant de la formation des galaxies à celle des étoiles individuelles, comblant enfin un fossé entre ces deux phénomènes.
Grâce à une résolution 1 000 fois supérieure à celle des précédentes simulations, les chercheurs ont découvert le rôle prédominant des champs magnétiques dans la formation et la structure des disques d'accrétion autour des trous noirs supermassifs. Ces champs, loin d'être anecdotiques, jouent un rôle central en rendant ces disques plus "mousseuse" que prévu.
The Open Journal of Astrophysics rapporte que ces disques, initialement supposés plats, sont en réalité soutenus par la pression magnétique, qui surpasse largement la pression thermique du gaz. Cette découverte remet en question de nombreuses hypothèses sur la masse, la densité et la dynamique de ces disques.
Crédit: California Institute of Technology La simulation utilise un code appelé GIZMO, capable de gérer à la fois les grandes échelles cosmiques et les détails microscopiques. En modulant les différentes composantes physiques, les chercheurs ont pu simuler un trou noir de 10 millions de fois la masse du Soleil depuis l'Univers primitif jusqu'à l'accrétion de matière autour de ce trou noir.
Cette avancée ouvre de nouvelles perspectives de recherche: comprendre en détail la fusion des galaxies, la formation des étoiles dans des régions denses, et les caractéristiques des premières générations d'étoiles. Les implications sont vastes, offrant des pistes pour explorer de nombreux phénomènes cosmiques encore mystérieux.