Une équipe mondiale d’astrophysiciens publie la plus grande carte 3D jamais réalisée de l’univers

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La couleur indique la distance de la Terre, allant du jaune sur le côté proche de la tranche au violet sur le côté éloigné. Il y a 48 741 galaxies sur cette photo, seulement environ 3% du total enquêté.

Daniel Eisenstein et SDSS-III

Une collaboration internationale de plus d’une centaine d’astrophysiciens a publié une carte qui détaille plus de deux millions de galaxies et de quasars et onze milliards d’années de notre univers.

L’équipe a utilisé le télescope optique de 2,5 mètres de large du Sloan Digital Sky Survey (SDSS) au Nouveau-Mexique pour effectuer des levés sur 20 ans. Plus précisément, la carte provient du Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (eBOSS), qui est conçu pour mesurer l’expansion de l’univers. Hier, 23 articles représentant plus de 500 pages de nouvelles recherches ont été publiés.

La carte documente l’univers dès qu’il n’avait que 300 000 ans, révélant des filaments, essentiellement des parois de galaxies entre les vides de l’univers. En utilisant cette carte, les scientifiques sont en mesure de mesurer les modèles de distribution des galaxies.

Pour obtenir une carte 3D, vous avez besoin de trois dimensions. Le plus difficile, explique Will Percival, directeur du Waterloo Centre for Astrophysics de l’Université de Waterloo et chercheur principal de l’équipe, est de déterminer à quelle distance ces galaxies sont de nous.

«La difficulté réside dans l’obtention de cette troisième dimension, cette distance à la galaxie. nous faisons cela en mesurant le décalage vers le rouge de la galaxie, c’est-à-dire à quelle vitesse la galaxie s’éloigne de nous », explique Percival. « Et nous utilisons l’expansion Hubble de l’univers pour traduire sur cette vitesse jusqu’à une distance. »

La loi de Hubble, nommée d’après Edwin Hubble, est la vitesse que nous utilisons pour déterminer à quelle vitesse les galaxies s’éloignent de la Terre.

Les scientifiques savent depuis longtemps que l’univers est en constante expansion à la suite du Big Bang, mais l’équipe derrière cette carte a découvert qu’elle se développait plus rapidement que nous ne le pensions auparavant, et il n’y a pas encore d’explication concrète pour expliquer pourquoi.

Selon l’histoire révélée sur la carte eBOSS, l’expansion de l’univers a commencé à s’accélérer il y a six milliards d’années et n’a cessé de s’accélérer depuis.

« TC’est juste vraiment bizarre parce que si vous avez juste une théorie standard selon laquelle la gravité agit sur la matière, la gravité est une force attractive, elle rassemble les choses et elle aurait en général tendance à ralentir l’univers », explique Percival. « Ce qui signifie qu’il y a de la physique là-bas que nous ne connaissons pas. »

Bien qu’il existe des théories, «aucune d’entre elles n’est vraiment convaincante». Selon Percival, l’explication mathématique la plus simple serait de prendre l’équation constante cosmologique d’Einstein et de changer un signe en elle pour changer l’univers de statique pour le faire accélérer. Mathématiquement, c’est une chose simple à faire, mais quand il s’agit de physique, c’est beaucoup plus difficile à expliquer.

En particulier, la mesure par l’équipe eBOSS du taux actuel d’expansion de l’univers, la loi de Hubble mentionnée précédemment, est d’environ 10% inférieure à la valeur trouvée à partir des distances jusqu’aux galaxies proches. On pense que la mystérieuse composante invisible de l’univers que nous appelons «énergie noire» a quelque chose à voir avec cela, mais comme beaucoup d’autres phénomènes dans l’univers, elle reste inexpliquée.

Bien qu’il s’agisse de la plus grande carte à ce jour, Percival espère que la prochaine génération d’enquêtes rassemblera plus de galaxies et résoudra potentiellement ce mystère en «maîtrisant vraiment la théorie de l’énergie noire».

Certains de ces projets peuvent inclure le Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) et EUCLID, une mission satellite de l’Agence spatiale européenne et une autre étude de galaxies. Percival est impliqué dans les deux. Il dit que DESI est environ vingt fois plus rapide que le télescope Sloan qu’ils ont utilisé pour cette carte et qu’il est peut-être dans quelques mois de commencer en fonction de la pandémie en cours.

«Je dois souligner qu’il s’agit d’une collaboration de groupe, des centaines dans le monde entier sur tous les continents. Cela a été une ressource d’équipe incroyable et je suis très heureux de le voir se concrétiser », déclare Percival.

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