Simulation de collision de galaxies

Avec X. Corap et E. Stein, nous avons développé en collaboration une simulation de collision de galaxies en Fortran avec une visualisation en Python.

Le but principal de ce projet était d'étudier l'évolution et les effets des interactions entre galaxies, qui sont des événements dynamiques dans l'univers. Les galaxies sont des objets dynamiques et non des structures immuables, elles sont en réalité en constante évolution : les petites galaxies se forment d’abord puis fusionnent pour former des galaxies plus massives. Mais comment évolue la structure des galaxies lors de leurs nombreuses collisions ? Pour répondre à cette question, l'objectif premier était de modéliser une distribution d'étoiles à l'équilibre, représentant une galaxie typique (comme une galaxie à disque ou elliptique), puis de perturber cette structure en simulant l'impact d'une petite galaxie (l'impacteur) qui vient percuter la galaxie en place.

Les paramètres comme la masse, la vitesse, et la compacité de l'impacteur sont variés pour observer comment ils influencent les perturbations de la structure initiale de la galaxie. Si la perturbation est trop significative, la galaxie peut ne pas avoir le temps de retrouver un nouvel équilibre avant une nouvelle collision, ce qui peut transformer des structures initialement équilibrées en objets complètement déséquilibrés.

Étant donné la complexité de simuler l'interaction de chaque étoile individuelle dans une galaxie (environ 10^11 étoiles), nous avons utilisé une méthode N-corps appelée particule-maille ou chaque particule stellaire représente non pas une étoile mais un nuage d’étoiles permettant ainsi d’échantillonner l’espace des phases et de résoudre ensuite l’équation de Vlasov-Poisson sur une grille.

Le code est disponible ici (à venir).