La détection d'un anneau géant de galaxies remet en question notre connaissance de l'univers

[Leo]

La détection d'un anneau géant de galaxies remet en question notre connaissance de l'univers

La structure, qui a été baptisée le Grand Anneau, a une taille étonnamment grande, équivalente à 1,3 milliard d'années-lumière.

 

Représentation de la façon dont les structures du Grand Anneau et de l'Arc géant apparaîtraient dans le ciel si elles étaient observables Université de Central Lancashire/Stellatium

 

Sur la base de données provenant de l'un des plus grands catalogues d'objets cosmiques existants (appelé SDSS), des recherches menées à l'université de Central Lancashire ont permis d'identifier une énorme structure non directement observable, composée de millions de galaxies, qui met à l'épreuve l'un des principes fondamentaux sur lesquels repose notre connaissance de l'univers, à savoir que le cosmos, à grande échelle, est homogène du point de vue de la distribution de la matière.

Le Grand Anneau, nom donné à cette structure, mesure 1,3 milliard d'années-lumière et se trouve à 9,2 milliards d'années-lumière de la Terre. Malgré cette distance, s'il était possible de le voir à l'œil nu dans le ciel nocturne, il occuperait une surface équivalente à 15 pleines lunes.

Ce n'est pas la première fois que les astronomes détectent des structures similaires de dimensions aussi importantes. De plus, il se trouve que la nouvelle découverte a été faite par Alexia Lopez, une étudiante en doctorat qui avait déjà trouvé une structure encore plus grande, appelée l'Arc géant.

 

L'univers homogène en danger ?

 

Notre système solaire est hétérogène, avec des planètes de tailles et de compositions différentes. De même, la position du Soleil dans la Voie lactée est très différente de celle de la région la plus intérieure de la galaxie, où la densité d'étoiles est plus élevée. Les galaxies les plus proches, qui forment avec la nôtre ce que l'on appelle le groupe local, sont également très différentes les unes des autres.

Mais à mesure que l'on zoome, ces différences entre les régions se diluent progressivement et l'univers, à grande échelle, apparaît très homogène. Ainsi, lorsqu'on observe le cosmos à grande distance, la distribution des immenses amas de galaxies (groupements pouvant contenir des millions de galaxies) et les grands espaces vides qui les séparent apparaissent similaires.

 

Les simulations basées sur les catalogues de galaxies détectées montrent un univers très homogène et uniforme à grande échelle Nico Hamaus, Universitäts-Sternwarte München

 

Cela a conduit à ce que l'on appelle le principe cosmologique, qui stipule qu'à grande échelle, il n'y a pas de régions ou de directions privilégiées dans l'univers, et que la distribution de la matière est très uniforme. Une conséquence de ce modèle est que le fragment d'univers que nous observons depuis notre position devrait également être homogène.

La détection de structures gigantesques, telles que le Grand Anneau ou l'Arc géant (et quelques autres connues) semble remettre en cause le principe cosmologique, ou du moins peut nécessiter, pour qu'il reste valide, de considérer l'univers à une échelle encore plus grande.

Selon Alexia Lopez, "les cosmologistes calculent que la taille maximale théorique des structures est de 1,2 milliard d'années-lumière, mais ces deux structures sont beaucoup plus grandes (l'Arc géant est 3 fois plus grand, et la circonférence du Grand Anneau est comparable à la longueur de l'Arc géant)". Il ajoute que le fait que les deux structures soient relativement proches l'une de l'autre est "extraordinairement fascinant".

 

Peut-être une partie d'une construction encore plus importante

 

Bien que le Grand Anneau semble avoir une forme circulaire dans le ciel, des recherches approfondies montrent qu'il s'agit plutôt d'une spirale positionnée de manière à nous montrer sa face avant. L'Arc géant, d'une taille de 3,3 milliards d'années-lumière, a une forme incurvée presque symétrique.

 

Le Grand Anneau est la structure que l'on voit autour du centre dans ce diagramme. Les unités sur les axes représentent des millions d'années-lumière Université du Lancashire central)

 

La position dans le ciel de ces deux grandes structures est relativement proche, puisqu'elles ne sont séparées que par 12 degrés de vision (cette distance équivaut à 24 pleines lunes dans le ciel). De plus, elles se trouvent à peu près à la même distance de la Terre, soit à 9200 années-lumière. En d'autres termes, elles existaient lorsque l'univers avait la moitié de son âge actuel et, en raison de l'expansion de l'espace, leur séparation aurait dû être encore plus faible à l'époque. Par conséquent, pour Alexia Lopez, l'identification de deux structures aussi extraordinairement grandes et aussi proches l'une de l'autre pourrait suggérer qu'elles font partie d'une configuration plus vaste.

 

Possible origine

 

La formation de structures aussi immenses pourrait être due à l'existence d'hypothétiques cordes cosmiques, entités qui, selon certains cosmologistes, auraient pu se former dans les premiers instants du Big Bang.

Extrêmement fines (beaucoup plus petites qu'un atome) mais d'une longueur énorme, ces cordes supposées auraient concentré une masse gigantesque au début de l'univers et auraient pu agir comme des graines autour desquelles les grandes structures du cosmos se sont créées (l'un des partisans de l'existence de ces cordes cosmiques est le lauréat du prix Nobel de physique 2019, Jim Peebles).

Lopez et son équipe suggèrent qu'une autre option pour expliquer l'origine de ces structures serait de recourir à de nouveaux modèles sur l'évolution de l'univers, comme la cosmologie dite cyclique conforme. Une hypothèse défendue, entre autres, par Roger Penrose (prix Nobel de physique en 2020), qui établit que l'univers connaît un développement itératif, les naissances se succédant dans des cycles infinis.

 

Une détection indirect

 

La découverte de ces structures, qui ne sont pas directement observables, a été faite en analysant la lumière des quasars, des galaxies très lointaines (et donc anciennes) que l'on peut observer grâce à la grande quantité d'énergie émise par la matière tombant vers les trous noirs supermassifs qui les habitent.

Pour parvenir à nos instruments, la lumière des quasars a dû parcourir de grandes distances et traverser des régions de l'espace qui contiennent des concentrations de galaxies trop faibles pour être observées.

 

Représentation d'un quasar, galaxie extraordinairement lointaine dont les émissions puissantes sont dues à l'action de ses trous noirs supermassifs NASA

 

Ainsi, tout au long de son parcours, le rayonnement est affecté par l'interaction avec les atomes de ces concentrations de matière. Les traces que les interactions ont générées dans la lumière peuvent être reconnues en étudiant son spectre (c'est-à-dire la décomposition de la lumière avec un prisme), ce qui permet de déduire la présence des galaxies qui nous séparent des lointains quasars.

 

https://www.uclan.ac.uk/news/big-ring-in-the-sky

 

Modifié le 14 janvier par Leo