Institut de recherche sur les lois fondamentales de l'Univers

Grâce aux connaissances précises des conditions initiales de l’Univers juste après le big bang, les astrophysiciens possèdent désormais une cartographie fine des hétérogénéités initiales de l’Univers. Dès lors, en appliquant les lois connues de l’hydrodynamique et de la gravité à ces conditions initiales, il devient possible de simuler l’évolution de notre Univers sur de superordinateurs, depuis son origine sous la forme d’un gaz chaud homogène jusqu’à sa structure actuelle. Le CEA offre un environnement exceptionnel pour aborder et résoudre les problèmes de simulation numérique : Il rassemble les compétences en mathématiques appliquées et la puissance de calcul nécessaire à la résolution de problèmes complexes, notamment grâce aux moyens de calcul du CEA à Bruyères-le-Châtel. Le Dapnia a constitué une équipe de simulation numérique susceptible de tirer parti de cet environnement exceptionnel unique en Europe. Pour simuler numériquement l’évolution de l’Univers, les numériciens découpent l’espace et le temps en mailles, et résolvent, pour chacune d’entre elles des équations mathématiques. Or, plus les mailles sont petites, plus elles sont nombreuses, et les calculs nécessaires pour rendre compte de l’évolution du système deviennent donc de plus en plus longs. Les numériciens du Dapnia utilisent alors la méthode du « maillage adaptatif » consistant à ajuster la taille des mailles en fonction du détail voulu pour décrire le système. Les grands espaces de vide intersidéral homogène ne nécessiteront que peu de mailles pour être correctement décrits, tandis que pour simuler l’évolution d’une galaxie, il faudra affiner le maillage.