Vast bubble of galaxies discovered, given Hawaiian name
Découverte d'une vaste bulle de galaxies, de nom hawaïen
par l'Université d'Hawaï à Manoa
La région rouge (à gauche) montre la coquille entourée par l'oscillation acoustique baryonique, avec des galaxies individuelles représentées par de minuscules points lumineux. Les filaments bleus montrent la plus grande toile cosmique, avec des caractéristiques précédemment connues comme Laniākea mises en évidence. Crédit : Frédéric Durillon, Animea Studio ; Daniel Pomarède, IRFU, CEA Université Paris-Saclay
Une découverte menée par l'Université d'Hawaï d'une immense bulle située à 820 millions d'années-lumière de la Terre serait un vestige fossile de la naissance de l'univers. L'astronome Brent Tully de l'Institut d'astronomie de l'UH et son équipe ont découvert de manière inattendue la bulle au sein d'un réseau de galaxies. L'entité a reçu le nom de Hoʻoleilana, terme tiré du Kumulipo, un chant de création hawaïen évoquant l'origine de la structure.
Les nouvelles découvertes, publiées dans The Astrophysical Journal, mentionnent que ces structures massives sont prédites par la théorie du Big Bang, comme le résultat d'ondulations 3D trouvées dans la matière de l'univers primitif, connues sous le nom d'oscillations acoustiques baryoniques (BAO).
"Nous ne le cherchions pas. Il est si énorme qu'il déborde jusqu'aux limites du secteur du ciel que nous analysions", a expliqué Tully. "En tant qu'amélioration de la densité des galaxies, il s'agit d'une caractéristique beaucoup plus forte que prévu. Le très grand diamètre d'un milliard d'années-lumière dépasse les attentes théoriques. Si sa formation et son évolution sont conformes à la théorie, ce BAO est plus proche que prévu", ce qui implique une valeur élevée pour le taux d'expansion de l'univers.
Les astronomes ont localisé la bulle à l'aide des données de Cosmicflows-4, qui constitue à ce jour la plus grande compilation de distances précises aux galaxies. Tully a co-publié le catalogue exceptionnel à l'automne 2022. Son équipe de chercheurs pense que c'est peut-être la première fois que les astronomes identifient une structure individuelle associée à un BAO. Cette découverte pourrait contribuer à renforcer les connaissances des scientifiques sur les effets de l’évolution des galaxies.
Les nouvelles découvertes mentionnent que ces structures massives sont prédites par la théorie du Big Bang, comme le résultat d'ondulations 3D trouvées dans la matière de l'univers primitif, connues sous le nom d'oscillations acoustiques baryoniques (BAO). Crédit : Frédéric Durillon, Animea Studio ; Daniel Pomarède, IRFU, CEA Université Paris-Saclay. Ces travaux ont bénéficié d'un financement gouvernemental par France 2030 (P2I - École Supérieure de Physique) sous la référence ANR-11-IDEX-0003.
D'énormes bulles de matière
Selon la théorie bien établie du Big Bang, au cours des 400 000 premières années, l’univers est un chaudron de plasma chaud semblable à l’intérieur du soleil. Dans un plasma, les électrons étaient séparés des noyaux atomiques. Au cours de cette période, des régions de densité légèrement plus élevée ont commencé à s’effondrer sous l’effet de la gravité, alors même que l’intense bain de rayonnement tentait de séparer la matière. Cette lutte entre la gravité et le rayonnement faisait osciller ou onduler le plasma tomber et s'étendre vers l'extérieur.
Les plus grandes ondulations de l’univers primitif dépendaient de la distance qu’une onde sonore pouvait parcourir. Déterminée par la vitesse du son dans le plasma, cette distance était de près de 500 millions d'années-lumière et a été fixée une fois que l'univers s'est refroidi et a cessé d'être un plasma, laissant de vastes ondulations tridimensionnelles. Tout au long des éons, les galaxies se sont formées aux pics de densité, dans d’énormes structures ressemblant à des bulles. Les modèles de distribution des galaxies, correctement discernés, pourraient révéler les propriétés de ces anciens messagers.
"Je suis le cartographe du groupe, et cartographier Ho'oleilana en trois dimensions nous aide à comprendre son contenu et ses relations avec son environnement", a déclaré le chercheur Daniel Pomarede de l'Université CEA Paris-Saclay en France. "Construire cette carte et voir comment la structure de la coquille géante de Ho'oleilana est composée d'éléments qui ont été identifiés dans le passé comme étant eux-mêmes certaines des plus grandes structures de l'univers a été un processus étonnant."
Cette même équipe de chercheurs a également identifié le superamas de Laniākea en 2014. Cette structure, qui comprend la Voie lactée, est petite en comparaison. S'étendant sur un diamètre d'environ 500 millions d'années-lumière, Laniākea s'étend jusqu'au bord le plus proche de cette bulle beaucoup plus grande.
Découvrir un seul BAO
L'équipe de Tully a découvert que Ho'oleilana avait été notée dans un document de recherche de 2016 comme la plus importante parmi plusieurs structures en forme de coquille observées dans le Sloan Digital Sky Survey. Cependant, les travaux antérieurs n’ont pas révélé toute l’étendue de la structure et cette équipe n’a pas conclu qu’elle avait trouvé un BAO.
Grâce au catalogue Cosmicflows-4, les chercheurs ont pu observer une coquille sphérique complète de galaxies, identifier son centre et montrer qu'il existe une amélioration statistique de la densité des galaxies dans toutes les directions à partir de ce centre. Ho'oleilana englobe de nombreuses structures bien connues découvertes précédemment par les astronomes, telles que la Grande Muraille de Harvard/Smithsonian contenant l'amas de Coma, l'amas d'Hercule et la Grande Muraille de Sloan. Le Supercluster Boötes réside en son centre. Le vide historique de Boötes, une immense région sphérique vide, se trouve à l'intérieur de Ho'oleilana.
Les implications de Hoʻoleilana
Des tests avec simulations ont démontré que la structure de coque identifiée comme Hoʻoleilana a moins de 1% de probabilité d'être un accident statistique. Hoʻoleilana a les propriétés d'une oscillation acoustique baryonique théoriquement anticipée, y compris la proéminence en son centre d'un riche superamas ; cependant, il ressort plus fort que prévu.
En détail, Hoʻoleilana est légèrement plus grande que ne le prévoyaient la théorie du modèle standard de cosmologie et ce qui avait été découvert lors d'études statistiques antérieures par paires sur les séparations de galaxies. La taille est en accord avec les observations du taux d'expansion local de l'univers et des flux galactiques à grande échelle, qui suggèrent également des problèmes subtils avec le modèle standard.
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COMMENTAIRES
C est par la decouvertes de ces ondes acoustiques sonores fossiles que l on sait qu il y a eu un lasma dense fossile qui les prppageait
...Retrouver la trace des '' continents de galaxies ''reévélés par LANIAKEA dans ces bulles primitives est le travail de DANIEL POMAREDE que je salue avec plaisir
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More information: R. Brent Tully et al, Ho'oleilana: An Individual Baryon Acoustic Oscillation?, The Astrophysical Journal (2023). DOI: 10.3847/1538-4357/aceaf3
R. Brent Tully et al, Cosmicflows-4, The Astrophysical Journal (2023). DOI: 10.3847/1538-4357/ac94d8
Journal information: Astrophysical Journal
Provided by University of Hawaii at Manoa
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