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Posté par Michel le Vendredi 19/10/2012 à 00:00
Les filaments cosmiques représentent la moitié de la masse de l'Univers
Une équipe internationale d'astronomes dirigée par Mathilde Jauzac, du Laboratoire d'Astrophysique de Marseille (CNRS/Aix-Marseille Université), a réalisé la première étude en trois dimensions d'un filament cosmique de matière sombre. En utilisant des données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) du télescope spatial Hubble (Le télescope spatial Hubble (en anglais, Hubble Space Telescope ou HST) est un télescope en orbite à environ 600 kilomètres d'altitude, il effectue un tour...) (1), elle a pu découvrir que ce filament, inclus dans la toile cosmique, nourrit l'un des amas de galaxies (Un amas de galaxies est l'association de plus d'une centaine de galaxies liées entre elles par la gravitation. En deçà de 100, on parle plutôt de groupe de galaxies, même si la frontière entre groupe et amas n'est pas clairement...) les plus massifs de l'Univers (L'Univers est l'ensemble de tout ce qui existe et les lois qui le régissent.) et s'étend sur plus de 60 millions d'années-lumière. En extrapolant la très grande masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre la contribution du corps...) mesurée de ce filament à l'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble),...) de la "toile cosmique", cette étude permet d'estimer que ces structures devraient contenir plus de la moitié de la masse totale de notre Univers. Ce résultat est publié en ligne sur MNRAS.


© NASA, ESA, Harald Ebeling (University of Hawaii at Manoa) & Jean-Paul Kneib (LAM)

La théorie (Le mot théorie vient du mot grec theorein, qui signifie « contempler, observer, examiner ». Dans le langage courant, une théorie est une idée ou une connaissance spéculative, souvent...) du Big Bang (Le Big Bang est l’époque dense et chaude qu’a connu l’univers il y a environ 13,7 milliards d’années, ainsi que l’ensemble des modèles cosmologiques qui...) prédit que les fluctuations de matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide, l'état liquide, l'état gazeux. La...) aux premiers instants de notre Univers sont responsables de la condensation (La condensation est le nom donné au phénomène physique de changement d'état de la matière qui passe d'un état dilué (gaz) à un état condensé (solide ou liquide). On peut expérimenter ce changement d'état en passant...) de la majorité de la matière et que celle-ci se concentre en un enchevêtrement de filaments. Cette hypothèse a été validée par les simulations numériques: elles suggèrent que notre Univers est structuré en une "toile cosmique" de filaments à l'intersection desquels se situent des amas de galaxies (Galaxies est une revue française trimestrielle consacrée à la science-fiction. Avec ce titre elle a connu deux existences, prenant par ailleurs la suite de deux autres Galaxie, cette fois au singulier.) très massifs. Ces filaments, très étendus et très diffus, sont principalement constitués de matière sombre (2).

Alors qu'un filament a été identifié pour la première fois en juillet 2012 (3), une équipe internationale, comprenant des chercheurs français du LAM et du Centre de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche scientifique désigne également le...) astrophysique (L’astrophysique (du grec astro = astre et physiqui = physique) est une branche interdisciplinaire de l'astronomie qui concerne principalement la physique et l'étude des propriétés des objets de l'univers...) de Lyon (CNRS/ENS Lyon/Université Lyon 1), vient à son tour d'analyser un autre filament cosmique, mais cette fois en trois dimensions (Dans le sens commun, la notion de dimension renvoie à la taille ; les dimensions d'une pièce sont sa longueur, sa largeur et sa profondeur/son épaisseur, ou bien son...): une prouesse d'autant plus remarquable que ces filaments sont extrêmement étendus et très diffus, ce qui les rend très difficiles à détecter. Cette innovation a permis de déterminer la densité (La densité ou densité relative d'un corps est le rapport de sa masse volumique à la masse volumique d'un corps pris comme référence. Le corps de...) volumique du filament et de le comparer aux simulations.

Pour cela, l'équipe a combiné des images haute-résolution de l'amas de galaxies MACSJ0717 et du champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:) voisin provenant du télescope spatial (Un télescope spatial est un télescope placé au delà de l'atmosphère. Le télescope spatial présente l'avantage par rapport à son homologue terrestre de ne pas être perturbé par...) Hubble (Le télescope spatial Hubble (en anglais, Hubble Space Telescope ou HST) est un télescope en orbite à environ 600 kilomètres d'altitude, il effectue...), avec des images provenant des télescopes au sol Subaru (Subaru est un constructeur automobile japonais, né en 1956, et faisant partir du groupe Fuji Heavy Industries) (NAO) et Canada-France-Hawaii (CFHT), puis avec des données spectroscopiques des galaxies de l'amas provenant des observatoires Keck et Gemini.

Cette technique a notamment permis à l'équipe de localiser des milliers de galaxies au sein (Le sein (du latin sinus, « courbure, sinuosité, pli ») ou la poitrine dans son ensemble, constitue la région ventrale supérieure du torse d'un animal, et en particulier celle des mammifères qui englobe...) du filament, et de mesurer le déplacement ( En géométrie, un déplacement est une similitude qui conserve les distances et les angles orientés. En psychanalyse, le déplacement est mécanisme de défense déplaçant la valeur, et finalement le sens En architecture navale,...) de la plupart d'entre elles. C'est en combinant les positions et les vitesses de toutes ces galaxies que les astronomes ont pu révéler la forme du filament en trois dimensions, ainsi que son orientation (Au sens littéral, l'orientation désigne ou matérialise la direction de l'Orient (lever du soleil à l'équinoxe) et des points cardinaux (nord de la boussole) ;): il s'étend sur près de 60 millions d'années lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet) à 780nm (rouge). La lumière est...) de long derrière MACSJ0717, quasiment aligné avec notre ligne de visée. Il s'agit donc d'une structure exceptionnelle, même aux échelles astronomiques: si la masse mesurée peut-être considérée comme représentative des filaments proches d'amas géants, alors les filaments cosmiques devraient contenir plus de la moitié de la masse de notre Univers, bien plus que ne le prévoyaient les théoriciens.

Le futur télescope (Un télescope, (du grec tele signifiant « loin » et skopein signifiant « regarder, voir »), est un instrument d'optique permettant...) spatial, le NASA/ESA/CSA James Webb Space Telescope (4), sera un outil (Un outil est un objet finalisé utilisé par un être vivant dans le but d'augmenter son efficacité naturelle dans l'action. Cette augmentation se traduit par...) puissant et essentiel pour détecter ces filaments cosmiques, grâce à sa très haute résolution.


Notes:

(1) Le télescope spatial Hubble est un projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et l’intégration d’une grande...) de coopération internationale entre l'ESA et la NASA.

(2) La matière sombre, qui représente à peu près les trois quarts du contenu en matière de notre Univers, ne peut être observée directement car elle n'émet pas ni ne réfléchit la lumière. De plus elle peut passer (Le genre Passer a été créé par le zoologiste français Mathurin Jacques Brisson (1723-1806) en 1760.) au travers d'autres types de matière, sans friction (on dit qu'elle n'est pas collisionnelle). Cette matière interagit uniquement par gravité (La gravitation est une des quatre interactions fondamentales de la physique.) et sa présence peut être détectée par ses effets gravitationnels, par exemple ses effets sur la vitesse (On distingue :) de rotation des galaxies, ou encore son effet sur la trajectoire (La trajectoire est la ligne décrite par n'importe quel point d'un objet en mouvement, et notamment par son centre de gravité.) des rayons lumineux, en accord avec la théorie de la Relativité (Cet article traite de la théorie de la relativité à travers les âges. En physique, la notion de relativité date de Galilée. Les travaux d'Einstein en ont fait un important champ d'étude, tant théorique...) Générale.

(3) Nature, J. Dietrich et al. "A filament of dark matter between two clusters of galaxies" le 4 Juillet 2012.

(4) Le télescope spatial James Webb (JWST) sera le successeur du télescope spatial Hubble, dont il est prévu qu'il prenne la relève en 2018. C'est une mission dirigée par la NASA à laquelle participe l'Europe (L’Europe est une région terrestre qui peut être considérée comme un continent à part entière, mais aussi comme l’extrémité occidentale du continent...), sous la responsabilité de l'Agence Spatiale Européenne (L’Agence spatiale européenne (ASE) (en anglais European Space Agency : ESA) est une agence spatiale intergouvernementale fondée le...) (ESA), et le Canada, à travers l'Agence Spatiale Canadienne (L'Agence spatiale canadienne (ASC) ou en anglais Canadian Space Agency (CSA), est le service gouvernemental responsable du programme spatiale canadien. Elle a été fondé le 1er mars 1989 par la Loi sur...) (CSA). Le télescope aura une surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique,...) collectrice 7 fois plus grande que le HST et sera consacré à l'observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés. Le plaisir procuré explique la très grande...) de l'Univers dans le rayonnement (Le rayonnement est un transfert d'énergie sous forme d'ondes ou de particules, qui peut se produire par rayonnement électromagnétique (par exemple : infrarouge) ou par une désintégration (par exemple : radioactivité...) infrarouge (Le rayonnement infrarouge (IR) est un rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde supérieure à celle de la lumière visible mais plus courte que celle des micro-ondes.) (de 1 à 27 microns de longueurs d'onde).


Références:

Mathilde Jauzac, Eric Jullo, Jean-Paul Kneib, Harald Ebeling, Alexie Leauthaud, Marceau Limousin, Richard Massey, Johan Richard. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, octobre 2012


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Source: CNRS