Africa-Press – Côte d’Ivoire. Une galaxie est une structure gravitationnelle extrêmement complexe, composée de gaz, d’étoiles et de matière noire. Les simulations numériques sont un moyen de mieux comprendre l’histoire galactique, notamment la formation des structures comme le disque ou la distribution de la matière sombre permettant d’estimer la masse totale. Âgée d’au moins 12 milliards d’années, la Voie lactée est particulièrement difficile à simuler: son évolution nécessite des temps de calcul que même les super-ordinateurs les plus puissants peinent à fournir. Plusieurs tentatives ont déjà été réalisées, mais elles ne prenaient en compte qu’environ 100 millions d’étoiles et requéraient des durées de calcul irréalistes: en effet, simuler un milliard d’années d’évolution galactique nécessiterait près de 36 ans sur les machines actuelles. Jusqu’ici, un milliard de particules simulées constituait la capacité limite des supercalculateurs les plus performants.
Néanmoins, une collaboration nippo-hispanique a présenté une étude publiée le 15 novembre 2025 dans la revue Proceedings of the International Conference for High Performance Computing, Networking, Storage and Analysis, qui révèle la première simulation de la Voie lactée dépassant cette valeur limite et atteignant une résolution de plus de 100 milliards d’étoiles individuelles.
Des simulations plus rapides et précises
Les superordinateurs actuels reposent sur des simulations classiques combinant la dynamique à N-corps (suivi du mouvement de multiples corps célestes sous l’effet mutuel de la gravité) et l’hydrodynamique (mouvement des fluides, ici des gaz). Avec cette approche, représenter le premier milliard d’années d’évolution de la Voie lactée prendrait environ 36 ans, ce qui est incompatible avec l’échelle de temps de la recherche scientifique. Le consortium de scientifiques dirigé par Keiya Hirashima, chercheur post-doctoral au Centre RIKEN pour l’interdisciplinarité théorique et les sciences mathématiques (iTHEMS) et auteur principal de l’étude, est parvenu à simuler 10.000 ans d’évolution galactique en suivant au maximum 300 milliards d’étoiles, équivalent à un temps de calcul d’environ quatre mois.
Cette prouesse est due à l’utilisation d’un modèle de substitution fondé sur l’apprentissage profond, capable de prendre en compte des phénomènes locaux très rapides comme les explosions de supernova. L’IA peut de ce fait prédire l’expansion du gaz jusqu’à 100.000 ans après une supernova, sans perturber la dynamique globale de la galaxie dans la simulation. Entraîné sur des simulations très détaillées d’une supernova, le modèle apprend à prédire l’évolution du gaz sur 100.000 ans, ce qui explique le gain de vitesse considérable.
Des perspectives prometteuses
Cent fois plus rapide que les simulations hydrodynamiques et à N-corps, ce type d’approche demeure inédite dans le contexte astrophysique. Elle représente une amélioration significative mélangeant haute performance informatique et intelligence artificielle (IA): « Je pense que l’intégration de l’IA au calcul informatique de haute performance marque un changement fondamental dans la façon avec laquelle nous adressons les problèmes multi-échelles et multi-physiques à travers les sciences computationnelles », comme l’explique Keiya Hirashima dans un communiqué. Cette méthode pourrait aussi améliorer les simulations en météorologie, en océanographie ou en climatologie, où les phénomènes locaux interagissent, eux aussi, avec des dynamiques de grande échelle.
« Cette performance montre aussi que les simulations accélérées par IA peuvent aller bien au-delà de la reconnaissance de modèle pour devenir un outil général pour la découverte scientifique — nous aidant à comprendre comment les éléments ayant forgé la vie elle-même ont émergé au sein de notre galaxie », conclut le scientifique japonais.
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