En cosmologie, les chercheurs étudient les galaxies réparties en deux grandes populations, correspondant à deux grandes périodes d’évolution de l’Univers : l’Univers lointain (passé) et l’Univers local (actuel). Jusqu’à présent, et malgré les nombreuses hypothèses avancées par les scientifiques, de nombreux phénomènes et principes physiques associés à la formation et l’évolution des galaxies restaient inexpliqués.

Au sein du Service d’Astrophysique (SAp) du CEA/Irfu, également Unité Mixte « Laboratoire d’Astrophysique AIM Paris-Saclay » (CEA/CNRS/Université Paris Diderot), les équipes du Laboratoire Cosmologie et Évolution des Galaxies (LCEG) ont développé un modèle théorique de l’évolution des galaxies unique au monde et ont réalisé des simulations numériques « haute définition » (2D et 3D) inédites apportant des éléments déterminants dans la compréhension des galaxies.

Grâce aux observations des grands télescopes internationaux et à des outils comme la caméra MegaCam, les chercheurs du Service d’Astrophysique (SAp) du CEA/Irfu ont pu revisiter le classement des galaxies selon Hubble et retracer l’histoire récente des galaxies proches de la Voie Lactée (« l’archéologie galactique »). Leurs analyses ont ainsi permis de mettre en évidence de nouvelles formes de galaxies et des structures morphologiques auparavant invisibles, vestiges des événements passés.

Les chercheurs ont également montré que dans l’Univers jeune comme dans l’Univers actuel, les étoiles naissent de la même façon, continuellement, et ce depuis dix milliards d’années. Cette « universalité » contredit la vision qui dominait jusqu’alors d’un Univers jeune principalement violent, la formation d’étoiles au sein des galaxies s’avérant être un phénomène homogène et continu au cours du temps.

En combinant et en analysant l’ensemble de ces données, les chercheurs ont pu développer un modèle théorique unique sur l’évolution des galaxies. Ils ont désormais la possibilité d’anticiper certaines observations qui seront bientôt collectées par les nouveaux grands télescopes (ALMA, NOEMA, JVLA, etc.) et permettront d'étudier plusieurs propriétés des galaxies qui restent encore inconnues.

Enfin, grâce aux dernières avancées scientifiques et technologiques dans le domaine des supercalculateurs, une « nouvelle génération » de simulations permet de décrire, avec précision et sur des galaxies entières, les mécanismes de formation de chaque nuage de gaz moléculaire, de chaque amas d’étoiles, et même de chaque étoile.