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La plus grande simulation de superordinateur jamais réalisée examine l’évolution de l’univers entier

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La plus grande simulation de superordinateur jamais réalisée examine l’évolution de l’univers entier

Leyde, Pays-Bas — Des scientifiques européens ont dévoilé une simulation à grande échelle sur un superordinateur visant à étudier l’évolution de l’univers, du Big Bang à nos jours.

Titré FlamantCette simulation analyse l’évolution de toutes les composantes de l’univers, y compris la matière ordinaire comme les étoiles, les planètes, la matière noire et l’énergie noire, qui sont toutes régies par les lois de la physique. Au fur et à mesure que la simulation évolue, des galaxies virtuelles et des amas de galaxies détaillés émergent.

Le nom « FLAMINGO » est un acronyme pour « Simulation de structure complète à grande échelle avec cartographie de tout le ciel pour interpréter les observations de nouvelle génération ».

Cette simulation massive est le fruit de l’imagination d’experts de l’Université de Durham, de l’Université John Morris de Liverpool et de l’Université de Leiden aux Pays-Bas. L’objectif principal est de permettre aux scientifiques de comparer l’univers virtuel avec des observations réelles prises par des télescopes avancés, notamment le télescope spatial James Webb. De telles comparaisons peuvent permettre de déterminer si nos modèles cosmologiques actuels, qui expliquent l’évolution de l’univers, sont cohérents avec la réalité.

L’image d’arrière-plan montre la répartition actuelle de la matière dans une tranche de la plus grande simulation de FLAMINGO, qui présente un volume cubique de 2,8 Gpc (9,1 milliards d’années-lumière) sur le côté. La luminosité de l’image de fond donne la répartition actuelle de la matière noire, tandis que la couleur symbolise la répartition des neutrinos. Les encarts montrent trois gros plans successifs centrés autour du plus grand amas de galaxies ; Dans l’ordre, ceux-ci montrent la température du gaz, la densité de matière noire et l’observation hypothétique des rayons X (Figure 1 de Schaye et al. 2023). (Crédit : Josh Burrow, Flamengo Team et Virgin League)

Historiquement, les simulations accompagnant les observations de l’univers ont principalement pris en compte la matière noire froide, aspect central de la structure cosmique. Cependant, les scientifiques soulignent désormais l’importance de prendre en compte la matière ordinaire (qui ne représente que 16 % de la matière totale de l’univers) et les neutrinos (particules insaisissables qui interagissent rarement avec la matière ordinaire) pour comprendre l’évolution cosmique.

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« Bien que la matière noire domine la gravité, la contribution de la matière ordinaire ne peut plus être négligée car cette contribution peut être similaire aux écarts entre les modèles et les observations », explique le chercheur principal, le professeur Job Schaie de l’université de Leiden, dans l’étude. Communiqué de presse.

La simulation Flamingo a cartographié avec précision la composition de l’univers en termes de matière noire, de matière ordinaire et de neutrinos, en adhérant au modèle standard de la physique. L’équipe a utilisé un puissant superordinateur de Durham pour exécuter ces simulations sur deux ans, en ajustant des variables telles que l’intensité du vent galactique et la masse du neutrino. Les résultats préliminaires soulignent l’importance de combiner la matière ordinaire et les neutrinos pour faire des prédictions précises.

Les télescopes émergents, comme Euclid de l’Agence spatiale européenne, collectent des données à grande échelle sur les galaxies, les quasars et les étoiles. Les simulations comme FLAMINGO joueront un rôle essentiel dans la compréhension de ces données en alignant les prédictions théoriques sur les connaissances observationnelles.

L’exécution de simulations FLAMINGO nécessite plus de 50 millions d’heures de traitement sur le supercalculateur Cosmology Machine (COSMA 8). Les chercheurs ont créé un nouveau code, appelé SWIFT, pour répartir efficacement les tâches de calcul entre des milliers d’unités centrales de traitement (CPU), parfois jusqu’à 65 000.

« La cosmologie est à la croisée des chemins. Nous disposons de nouvelles données étonnantes provenant de télescopes puissants, dont certaines, à première vue, ne correspondent pas à nos attentes théoriques », conclut le professeur Carlos Frink de l’Université de Durham, collaborateur de la recherche Flamingo. « Soit le modèle standard de la cosmologie est défectueux, soit il existe des biais subtils dans les données d’observation. Les simulations ultra-résolution de l’univers devraient être capables de nous donner la réponse. »

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L’étude est publiée dans la revue Avis mensuels de la Royal Astronomical Society.

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Stephen Beach, rédacteur du Southwest News Service, a contribué à ce rapport.

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Trois lancements de missiles spéciaux à surveiller

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Trois lancements de missiles spéciaux à surveiller

Avez-vous vu le lancement du Starship de SpaceX plus tôt ce mois-ci ? Si cela a aiguisé votre appétit pour des lancements de fusées plus avancés, alors vous avez de la chance car cet été verra trois autres lancements de grande envergure.

Attendez-vous à une rare sortie de la fusée Falcon Heavy de SpaceX, au lancement de la première nouvelle fusée et à une tentative d’envoyer des astronautes plus loin dans l’espace que jamais depuis les missions Apollo de la NASA au début des années 1970.

Voici tout ce que vous devez savoir – et les dates de votre agenda.

Mardi 25 juin : Rare lancement et atterrissage tandem

Mission : SpaceX Falcon Heavy lance le satellite GOES-U de la NOAA.

Où regarder : SpaceX site Web ou Chaîne Youtube.

La dixième fusée SpaceX Falcon Heavy sera lancée aujourd’hui depuis le Kennedy Space Center en Floride, mettant en orbite un satellite météorologique NASA/NOAA GOES-U. GOES-U est unique en ce sens qu’il dispose d’un coronographe qui image mystérieusement l’atmosphère extérieure la plus chaude du Soleil, aidant ainsi les physiciens solaires à prédire avec plus de précision la météo spatiale.

Falcon Heavy est un lanceur lourd partiellement réutilisable, et le point culminant sera de voir ses deux propulseurs atterrir côte à côte sur deux plateformes côte à côte.

La NASA et SpaceX visent une fenêtre de lancement de deux heures qui s’ouvrira à 17 h 16 HNE le mardi 25 juin, mais gardez un œil sur SpaceX se nourrit de X Pour un timing précis.

Mardi 9 juillet : Une nouvelle fusée puissante décolle pour la première fois dans le ciel

Mission : Lancer pour la première fois la nouvelle fusée géante en Europe.

Où regarder : Agence spatiale européenne site Web ou Chaîne Youtube.

L’Agence spatiale européenne a confirmé le premier lancement de la sonde Ariane 6 depuis le port spatial européen en Guyane française.

Le nouveau lanceur lourd européen remplace Ariane 5 et dispose d’un étage supérieur rallumable, qui lui permettra de lancer plusieurs missions sur différentes orbites en un seul vol.

Vendredi 12 juillet : Polaris Dawn atteint 870 milles au-dessus de la Terre

Mission : SpaceX Falcon 9 lancera un équipage commercial de quatre astronautes privés dans l’espace à bord d’une capsule Dragon.

Où regarder : SpaceX site Web ou Chaîne Youtube.

Le programme Polaris est un partenariat avec SpaceX qui verra jusqu’à trois missions de vols spatiaux habités pour démontrer de nouvelles technologies. Elle est dirigée par Jared Isaacman, fondateur de Shift4 Payments, parti dans l’espace en tant que commandant de la mission SpaceX Inspiration4 en septembre 2021.

Cette première mission, « Polaris Dawn », verra le vaisseau spatial Dragon avec quatre astronautes (Isaacman, Scott Poteet, Sarah Gillies et Anna Menon) voler à 870 milles au-dessus de la Terre, le niveau le plus élevé depuis les missions Apollo sur la Lune.

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Je vous souhaite un ciel clair et des yeux écarquillés.

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Une source de cristaux liquides de paires de photons

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La conversion ascendante paramétrique spontanée (SPDC), en tant que source de photons intriqués, présente un grand intérêt pour la physique quantique et la technologie quantique, mais jusqu’à présent, elle ne peut être mise en œuvre que dans des matériaux solides. Des chercheurs de l’Institut Max Planck pour la science de la lumière (MPL) et de l’Institut Josef Stefan de Ljubljana, en Slovénie, ont démontré pour la première fois la SPDC dans un cristal liquide. Les résultats ont été récemment publiés dans natureouvrent la voie à une nouvelle génération de sources quantiques : efficaces et accordables par champs électriques.

Diviser un photon en deux est l’un des outils les plus utiles en photonique quantique. Il peut créer des paires de photons intriqués, des photons uniques, de la lumière compressée et des états photoniques encore plus complexes, essentiels aux technologies photoniques quantiques. Ce processus est connu sous le nom de conversion abaisseur automatique (SPDC).

Le SPDC est étroitement lié à la symétrie centrale. Il s’agit de la symétrie par rapport à un point – par exemple, un carré est symétrique au centre mais pas un triangle. Essentiellement, en divisant un photon en deux, le SPDC brise la symétrie centrale. Par conséquent, cela n’est possible que dans les cristaux dont la cellule primaire est asymétrique au centre. La SPDC ne peut pas se produire dans les liquides ou les gaz ordinaires, car ces matériaux sont isotropes.

Cependant, des chercheurs ont récemment découvert des cristaux liquides de structure différente, appelés cristaux liquides nématiques ferroélectriques. Bien qu’ils soient fluides, ces matériaux se caractérisent par une forte rupture de symétrie centrale. Leurs molécules sont allongées, asymétriques et surtout, elles peuvent être réorientées par un champ électrique externe. La réorientation des molécules modifie la polarisation des paires de photons générées, ainsi que le taux de génération. Avec un conditionnement approprié, un échantillon de ces matériaux peut constituer un dispositif extrêmement utile car ils produisent efficacement des paires de photons, peuvent être facilement réglés à l’aide d’un champ électrique et peuvent être intégrés dans des dispositifs plus complexes.

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À l’aide d’échantillons préparés à l’Institut Josef Stefan (Ljubljana, Slovénie) à partir de cristaux liquides nématiques ferroélectriques fabriqués par Merck Electronics KGaA, des chercheurs de l’Institut Max Planck pour la science de la lumière ont appliqué pour la première fois la SPDC à un cristal liquide. . L’efficacité de génération de photons intriqués est aussi élevée que celle des meilleurs cristaux non linéaires, tels que le niobate de lithium, d’épaisseur similaire. En appliquant un champ électrique de quelques volts seulement, ils ont pu activer et désactiver la génération de paires de photons, ainsi que modifier les propriétés de polarisation de ces paires. Cette découverte marque le début d’une nouvelle génération de sources lumineuses quantiques : flexibles, accordables et efficaces.

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Le framework CUISINES pour les projets de comparaison de modèles exoplanétaires, version 1.0

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Le framework CUISINES pour les projets de comparaison de modèles exoplanétaires, version 1.0

Illustration de la conception expérimentale générale du CREME exoMIP (Tsigaridis et al. en préparation), comme exemple de la façon dont l’exoMIP peut être structuré pour permettre une large participation communautaire. — Ph.EP astronomique

Alors que le télescope spatial James Webb commence à renvoyer des observations, il est plus important que jamais que les modèles climatiques exoplanétaires soient capables de prédire de manière cohérente et correcte l’observabilité des exoplanètes, de récupérer leurs données et d’interpréter les environnements planétaires à partir de ces données.

Les comparaisons entre modèles jouent un rôle crucial dans ce contexte, surtout à l’heure où peu de données sont disponibles pour valider les prédictions des modèles. Le groupe de travail CUISINES du Nexus for Exoplanet System Science (NExSS) de la NASA soutient une approche systématique pour évaluer les performances des modèles d’exoplanètes et fournit ici un cadre pour mener des projets d’intercomparaison de modèles d’exoplanètes organisés par la communauté (exoMIP).

Le cadre CUISINES adapte spécifiquement les pratiques de la communauté climatique terrestre pour répondre aux besoins des chercheurs exoplanétaires, y compris une gamme de types de modèles, de cibles planétaires et d’études spatiales paramétriques. Son objectif est d’aider les chercheurs à travailler collectivement, équitablement et ouvertement pour atteindre des objectifs communs.

Le cadre CUISINES repose sur cinq principes : 1) Définir à l’avance la ou les questions de recherche que exoMIP vise à aborder. 2) Créer une conception pilote qui maximise la participation de la communauté et en faire la publicité largement. 3) Planifiez un calendrier de projet qui permet à tous les membres d’exoMIP de participer pleinement. 4) Créer des produits de données à partir des résultats du modèle pour une comparaison directe avec les observations. 5) Créez un plan de gestion des données applicable aujourd’hui et évolutif à l’avenir.

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Au cours des premières années de son existence, CUISINES fournit déjà un soutien logistique à 10 exoMIP et continuera à organiser des ateliers annuels pour approfondir les commentaires de la communauté et présenter de nouvelles idées d’exoMIP.

Linda E. Sohl, Thomas J. Fuchez, Sean Domagal-Goldman, Duncan A. Christie, Russell Detrick, Jacob Haque-Misra, C.E. Harman, Nicholas Iero, Nathan J. Mayne, Costas Tsigarides, Geronimo L. Villanueva, Ambre V. Jeune, Guillaume Chaverot

Commentaires : 14 pages, deux numéros
Sujets : Astrophysique terrestre et planétaire (astro-ph.EP) ; Instruments et méthodes astrophysiques (astro-ph.IM)
Citer comme : arXiv:2406.09275 [astro-ph.EP] (ou arXiv :2406.09275v1 [astro-ph.EP] pour cette version)
Date de soumission
Qui : Linda Suhl
[v1] Jeudi 13 juin 2024, 16:14:22 UTC (903 Ko)
https://arxiv.org/abs/2406.09275
Astrobiologie

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