– LIDAU

LIDAU est un projet programmé sur 3 ans et centré sur la simulation numérique des mécanismes de transfert radiatif à grande échelle pendant l?époque de la réionisation. Dans les années à venir, cette période de l?histoire de l?univers nous sera directement accessible grâce aux observations de l?émission à 21 cm de l?hydrogène neutre dans le milieu intergalactique. Notre objectif est de fournir des prédictions pour ces observations futures. Le signal simulé permettra de guider la conception d?instruments tels que SKA en termes de largeur de bande, de sensibilité ou de résolution. A plus courte échéance, nous seront à même de confronter nos modèles aux observations de LOFAR (début des observations en 2008) ou de MWA, afin de commencer à apporter des réponses à des problèmes essentiels tels que l?histoire de la formation stellaire dans l?univers jeune ou la nature des première sources (étoiles de population III ou quasars). Plus tard, grâce à SKA, le signal à 21 cm permettra d?étudier la croissance des structures en cartographiant directement l?hydrogène neutre dans le milieu intergalactique. LIDAU réunit deux partenaires (B. Semelin, LERMA, observatoire de Paris, et D.Aubert, observatoire de Strasbourg) et comptera jusqu?à six membres au court de son déroulement (B. S., D. A., 2 post-docs et 2 thésitifs). Simuler l?émission à 21 cm nécessite une suite de simulations dynamiques et de simulations de transfert radiatif. L?équipe du projet a validé deux codes de premier plan, LICORICE et ATON, qui utilisent des approches différentes pour implémenter le transfert radiatif tridimensionnel. Le premier est plutôt lent mais fait une description détaillée de la physique, le second est simple et très rapide : ils sont complémentaires. Les deux codes sont parallélisés. LIDAU rassemble une grande partie de l?expertise pratique sur le transfert radiatif cosmologique en France. Dans le cadre du projet nous allons réaliser plusieurs séries de simulations avec deux tailles de boite différentes, 100 et 250 Mpc/h, à deux résolutions différentes, 5123 et 10243. Pour chaque simulation nous calculerons le signal à 21 cm correspondant en tenant compte de l?influence du flux Lyman-? inhomogène (effet Wouthuysen-Field). Grâce à ATON nous explorerons les effets de résolution en poussant à 10243 cellules. Cela permettra d?évaluer l?importance de la physique sous grille dans la boite 100 Mpc/h, et d?étudier le caractère non gaussien du signal dans la boite 250 Mpc/h avec une statistique suffisante. Avec LICORICE nous raffinerons la modélisation physique du système en étudiant l?influence des modèles de sources, de la prise en compte de l?Helium, du chauffage par les chocs hydrodynamiques (simulations couplées), et d?une modélisation plus détaillée du pompage Lyman-?. Les cartes d?émission à 21 cm résultantes couvriront jusqu?à 4°x4°, avec un niveau de réalisme bien au-delà de l?état de l?art actuel. Pour réaliser ces simulations, LICORICE utilisera le nouvel ordinateur disponible à l?IDRIS (Vargas, IBM power6) qui dispose de suffisamment de mémoire partagées par n?ud (256 Go), et ATON sera porté sur une architecture multi-GPU grâce à une implémentation mixte MPI/CUDA. Lors de la dernière phase du projet, les cubes de données seront mis à disposition de la communauté grâce à une interface web conforme aux standards de l?Observatoire Virtuel. Elles pourront être utiles pour des études qui ne sont pas directement dans le domaine de recherche des proposants, comme la production de spectres simulés de quasar, la modélisation de l?effet SZ ou comme plans source pour des simulations de lensing. Pour réaliser ce programme, les deux partenaires ont principalement besoin de soutient en terme de manpower, ce qui apparait dans le projet sous la forme d?une demande de financement pour 48 mois.personne de post-doc. Un budget supplémentaire modéré est demandé pour acquérir les GPUs nécessaire aux simulations d?ATON, les serveurs de stockage pour les données du projet et pour financer des missions pour assurer la visibilité des résultats du projet.