Cosmologie : la découverte d’une énorme structure

Cosmologie : la découverte d’une énorme structure

Des galaxies, des amas, des gaz et des poussières. C’est ce qui compose l’objet découvert par des chercheurs dans le ciel. Un objet gigantesque. Un croissant de quelque 3,3 milliards d’années-lumière de long. De quoi remettre en question quelques hypothèses élémentaires de la cosmologie.

Un « Arc géant » (cosmologie). C’est ce que des astronomes de l’université du Lancashire central (Royaume-Uni) pensent avoir découvert. S’il était visible dans notre ciel, il se présenterait sous la forme d’un croissant qui mesurerait environ vingt fois le diamètre de la pleine Lune. Car, même s’il se situe à plus de 9,2 milliards d’années-lumière de la Terre, il s’étend sur pas moins de 3,3 milliards d’années-lumière. Et il est composé d’une cinquantaine de galaxies alignées, d’amas et de pas mal de gaz et de poussière.

La découverte a été faite de manière fortuite, alors que les chercheurs étudiaient les caractéristiques de la lumière nous arrivant de plusieurs dizaines de milliers de quasars. Ces galaxies sont tellement éloignées de nous qu’elles apparaissent comme un simple point lumineux. L’objectif des astronomes, ici, était de déterminer à travers quoi la lumière reçue de ces quasars était passée avant d’arriver jusqu’à la Terre. Et à quel moment elle a traversé des îlots de matière. Une manière de faire apparaître des objets à faible luminosité, qui passent par ailleurs inaperçus.

La découverte de cet « Arc géant » est tellement surprenante que les chercheurs restent prudents. Même si des tests statistiques ont déjà été réalisés. Et qu’il semblerait bien que l’observation de cet alignement gigantesque ne puisse pas seulement être le fait d’une coïncidence. Ou d’une simple volonté de voir des motifs là où il n’y en a parfois pas. Les astronomes évoquent une probabilité de moins de 0,0003 % pour que l’« Arc géant » ne soit pas réel.

Le principe cosmologique à la poubelle ?

Pourquoi les chercheurs parlent-ils d’une découverte surprenante ? Rappelons que le principe cosmologique postule que l’univers observable apparaît identique en tout lieu et dans toutes les directions. Les astronomes savent bien que des vides existent entre les galaxies, par exemple. Mais à l’échelle de plusieurs centaines de millions d’années-lumière notre Univers semblait jusqu’à il y a peu, bien homogène et isotrope.

Le fait que des structures aussi colossales puissent apparaître dans des coins qui semblent particuliers de l’Univers suggère en effet que la matière n’y est finalement pas répartie uniformément. Ainsi si l’existence de cet « Arc géant » devait se confirmer, ce serait « un très gros problème », commentent ici ou là quelques spécialistes. « Mais il reste très audacieux de dire que le principe cosmologique sera remplacé par autre chose. »

cosmologie

Un détecteur d’ondes gravitationnelles pour déceler des trous noirs infimes (cosmologie)

L’Université de Namur, spécialiste en cosmologie ont développé un nouveau type de détecteur d’ondes gravitationnelles. Ce dernier permet de mettre en évidence des trous noirs de la taille d’une balle de tennis, indique mardi l’UNamur. Le détecteur utilise une “antenne” à ondes gravitationnelles composée d’une cavité métallique spécifique. Il est adéquatement plongée dans un puissant champ magnétique extérieur. Lorsque l’onde gravitationnelle passe à travers le champ magnétique, elle génère des ondes électromagnétiques dans la cavité.

“Détecter les trous noirs primordiaux, c’est ouvrir de nouvelles perspectives pour comprendre l’origine de l’univers”. “Leur étude représente un grand intérêt pour la recherche en physique théorique et en cosmologie. Elles pourraient notamment expliquer l’origine de la matière noire dans l’univers.”

Pour l’heure, la technique est brevetée mais est toujours au stade de la modélisation théorique avancée. Les chercheurs espèrent maintenant entrer dans une phase plus concrète avec la construction d’un prototype.

En outre, le détecteur développé pourrait aussi permettre d’observer directement les ondes gravitationnelles émises au moment du Big Bang (cosmologie).

Un trou noir est un objet astrophysique tellement compact que même la lumière ne peut s’en échapper. Un trou noir primordial est un type particulier de trou noir qui pourrait s’être formé très tôt. À l’occasion de différents processus qui ont modelé les interactions fondamentales et la formation des particules.

Pour aller plus loin : Astronomie

Le mystère de la galaxie sans matière noire n’est toujours pas résolu ! (cosmologie)

Et voilà qu’un nouveau rebondissement dans le match opposant l’équipe des supporters de la matière noire, celle des supporters de la théorie Mond vient d’être annoncé par la Nasa. Il concerne la galaxie ultra-diffuse NGC 1052-DF2 que l’on peut observer dans la constellation de la Baleine et porte sur son contenu en matière noire. C’est ce qu’explique un article publié dans The Astrophysical Journal Letters, que l’on peut consulter sur arXiv. Futura a consacré plusieurs articles à cette galaxie dont on ne sait pas très bien. Si cette dernière est réfutée la théorie de la matière noire ou les modifications des lois de la mécanique céleste newtonienne dans le cadre de la théorie Mond (cosmologie).

NGC 1052-DF2 a probablement une taille comparable à celle de notre Voie lactée. Mais elle semble contenir beaucoup moins d’étoiles et, à coup sûr, ne comporte ni bras spiraux ni disque. On ne peut pas non plus la classer parmi les galaxies elliptiques. Comme dans le cas des autres galaxies, on peut estimer son contenu en matière normale en mesurant sa luminosité intrinsèque. Il en va de même en évaluant son contenu en étoiles.

Un conflit avec la matière noire ou avec Mond ?

Il pourrait bien sûr se trouver dans NGC 1052-DF2, de la matière non ou peu lumineuse sous forme de baryons ou de particules encore inconnues. Ces derniers composent la fameuse matière noire postulée par le modèle cosmologique standard.

L’astronome van Dokkum a obtenu une estimation dynamique de la masse totale contenue dans DF2 en mesurant les mouvements orbitaux autour de cette galaxie. Et surprise, ces amas se comportaient comme si seule, ou presque, la gravité de la matière baryonique dans les étoiles de DF2 était présente. Pas de matière noire donc, ou si peu qu’elle était indétectable avec les instruments mobilisés pour révéler et évaluer sa présence.

Or une telle galaxie aussi pauvre en matière noire, au point qu’on peut considérer qu’elle en est dépourvue, ne s’accorde pas avec les simulations effectuées. Jusqu’à maintenant de la formation et de l’évolution des galaxies dans le cadre du modèle cosmologique standard.

Théorie MOND

En appliquant naïvement la théorie Mond on s’attendrait à voir que les orbites des amas. Soient peu ou prou les mêmes que si DF2 contenait de la matière noire. S’agissait-il d’une réfutation de Mond ? Difficile à dire car Mond prédit un effet particulier d’une galaxie sur une autre qui peut conduire DF2 à se comporter comme elle le fait. Si elle est suffisamment proche d’une autre galaxie massive.

La luminosité absolue d’un objet est proportionnelle au produit de sa luminosité apparente par le carré de sa distance. Si la distance de DF2 est réévaluée, son contenu en matière lumineuse l’est aussi. In fine, son contenu en matière noire également. Tout semblait être rentré avec une nouvelle mesure de la distance à NGC 1052-DF2 qui la rapprochait de la Voie lactée.

Mais, voilà que tout vient de changer car en utilisant des données collectées avec Hubble concernant 5.400 géantes rouges. P. van Dokkum et ses collègues affirment maintenant que DF2 est plus éloignée qu’on ne le pensait avec une distance évaluée à 72 millions d’années-lumière.

Le mystère ressurgit. Nous avons encore moins de raisons de penser que DF2 contient de la matière noire et la question de savoir si Mond est réfutée ou non. Car cette observation n’est pas non plus tranchée, comme l’expliquent à nouveau les astronomes dans leur article.

Lea LAMBERT

Elle est photographe professionnelle. Elle souhaite partager son amour de la photo à travers différentes illustrations de nos articles. Léa adore la région nantaise et ses paysages. Son expertise est un atout pour notre équipe.