Tout bouge dans notre univers, mais les échelles de temps nécessaires pour observer le mouvement sont souvent bien supérieures à la durée de vie humaine. Dans une nouvelle étude majeure, une équipe d’astronomes de l’Institut d’astronomie de l’Université d’Hawaïʻi (IfA), de l’Université du Maryland et de l’Université de Paris-Saclay a suivi le mouvement de 10 000 galaxies et amas de galaxies, les principales agrégations de matière, dans un rayon de 350 millions d’années-lumière. Leurs mouvements ont été suivis sur une période de 11,5 milliards d’années, depuis les origines des galaxies, lorsque l’univers n’avait que 1,5 milliard d’années, jusqu’à aujourd’hui, à un âge de plus de 13 milliards d’années.
L’étude a été acceptée pour publication dans Astrophysical Journal.
Calculer les trajectoires des galaxies
À l’aide d’une technique mathématique appelée méthode d’action numérique, l’équipe a calculé ces trajectoires sur la base de la luminosité et des positions actuelles des galaxies, ainsi que de leur mouvement actuel qui les éloigne de nous. Les astronomes ont pris en compte la physique de la théorie du Big Bang, notamment l’idée que les galaxies commencent initialement à s’étendre les unes par rapport aux autres, presque précisément à ce que l’on appelle le taux d’expansion de Hubble. Au fil du temps, la gravité modifie les mouvements des galaxies, de sorte qu’elles ne se contentent pas de s’éloigner les unes des autres au fur et à mesure de l’expansion de l’univers, mais qu’elles se rapprochent les unes des autres pour former des filaments, des murs et des amas, tout en vidant d’autres régions qui sont désormais vides. Au fil des éons, les galaxies s’écartent généralement de l’expansion pure du taux de Hubble de millions d’années-lumière sur un milliard d’années. Dans les régions à forte densité, les orbites des galaxies peuvent devenir assez compliquées et impliquer des collisions et des fusions.
« Nous mettons en évidence l’histoire détaillée de la formation des structures de masse à grande échelle dans l’univers en inversant les interactions gravitationnelles qui les ont créées », a déclaré Ed Shaya, chercheur associé à l’université du Maryland.
Le Grand Attracteur
Il existe plusieurs vastes régions particulièrement intéressantes de haute densité de matière et de galaxies que les astronomes explorent. L’une d’entre elles, appelée « le grand attracteur », est le cœur du superamas de Laniakea, un immense superamas de galaxies contenant notre Voie lactée. On peut voir les galaxies s’écouler vers un endroit situé dans un nid de quatre riches amas.
Une deuxième région fascinante se trouve dans le filament adjacent de galaxies Persée-Poisson, qui s’étend sur près d’un milliard d’années-lumière et constitue l’une des plus grandes structures connues dans l’univers. Le voisinage de l’amas de la Vierge, le grand amas le plus proche, est également visible, et peut être étudié en détail car il est proche.
Depuis plus de 30 ans, les astronomes considèrent qu’un « Grand Attracteur » est la principale source de gravité qui fait que toute la région proche de nous se déplace à une vitesse particulière élevée par rapport à l’expansion cosmique uniforme, mais la nature de cette source est restée obscure« , a déclaré R. Brent Tully, astronome à l’IfA et co-auteur de l’étude. »Nos reconstructions d’orbite ont fourni le premier bon aperçu de cette région auparavant énigmatique."
Sur l’ensemble de l’étendue, les orbites peuvent également être projetées dans le futur. L’accélération de l’expansion de l’univers domine l’image globale, provoquant l’éloignement de la plupart des galaxies. Toutefois, certaines coalescences et fusions se poursuivront dans des régions localisées.
Une vidéo des trajectoires des galaxies dans cette vaste région, depuis l’époque de la formation des premières galaxies jusqu’à ce que l’univers soit presque deux fois plus vieux, peut être visionnée ici. Sur les grandes échelles représentées dans cette simulation, seules quelques fusions majeures, toutes dans des régions très denses, devraient se produire au cours des 10 milliards d’années à venir.
L’article technique est accompagné de quatre vidéos et de quatre modèles interactifs.
L’équipe de recherche est composée de Shaya (Université du Maryland), Tully (Université de Hawaiʻi), Daniel Pomarede (Université de Paris-Saclay) et Alan Peel (Université du Maryland).
((Traduction totalement bénévole sans retombées économiques pour ce site))