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Posté par Adrien le Lundi 20/11/2017 à 00:00
Les amas de galaxies dix fois plus grands !
Les observations et les simulations numériques indiquent que la distribution des galaxies autour des amas de galaxies suit un modèle universel. Mais on ne savait pas jusqu'où s'étendent les amas, car, à grande distance de l'amas il y a confusion avec les petits amas voisins. Dans des travaux qui viennent de paraître dans la revue Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, le 11 octobre 2017, une équipe de chercheurs à l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for Theoretical Physics est un tel institut.) d'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...) de Paris (Paris est une ville française, capitale de la France et le chef-lieu de la région d’Île-de-France. Cette ville est construite sur une boucle de la Seine, au centre du bassin parisien, entre les confluents de la...) a montré qu'une fois que l'on retire leurs voisins de l'analyse, les 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...) sont 10 fois plus étendus qu'on n'imaginait jusque-là.

Les études des profils de densité (nombre de galaxies par unité de volume (Le volume, en sciences physiques ou mathématiques, est une grandeur qui mesure l'extension d'un objet ou d'une partie de l'espace.) en fonction de la distance au centre) des amas de galaxies se sont toutes focalisées sur la densité totale, qui suit le modèle "NFW" jusqu'au rayon dit du viriel à l'intérieur duquel les amas sont en équilibre dynamique (Le mot dynamique est souvent employé désigner ou qualifier ce qui est relatif au mouvement. Il peut être employé...). Mais au delà, la densité totale est progressivement dominée par les galaxies d'autres amas moins massifs, ce qui rend di?cile la mesure du profil de densité intrinsèque de chaque amas.

Une équipe de chercheurs de l'IAP (CNRS/Université Pierre et Marie Curie), dirigée par Gary Mamon, a pu mesurer, pour la première fois, le profil de densité intrinsèque des amas. En assignant chaque galaxie (Galaxies est une revue française trimestrielle consacrée à la science-fiction. Avec ce titre elle a connu deux existences, prenant par...) à un seul amas - le plus proche de la galaxie (Une galaxie est, en cosmologie, un assemblage d'étoiles, de gaz, de poussières et de matière noire et contenant parfois un trou noir supermassif en son centre.) après normalisation de leur séparation par le rayon de viriel de l'amas - ils évitent toute confusion entre l'amas étudié et les amas autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre Accipiter, soit constituent les 5...). Analysant plus de 500 amas issus d'une simulation état-de-l'art de galaxies, dit L-Galaxies (Henriques et al. 2015), ils ont pu montrer que les amas s'étendent jusqu'à 13 rayons de viriel (points en rouge (La couleur rouge répond à différentes définitions, selon le système chromatique dont on fait usage.) sur la figure de gauche).


Figure. Gauche: densité 3D moyennée de 525 amas de galaxies tirés de la simulation L- Galaxie


Droite: densité en projection sur le ciel (Le ciel est l'atmosphère de la Terre telle qu'elle est vue depuis le sol de la planète.) moyennée de 531 amas de galaxies extraits du relevé SDSS. Dans les 2 figures, la densité intrinsèque des amas est en rouge, la densité 3D moyenne (La moyenne est une mesure statistique caractérisant les éléments d'un ensemble de quantités : elle exprime la grandeur qu'auraient chacun des membres de l'ensemble s'ils étaient tous identiques sans...) de l'Univers (L'Univers est l'ensemble de tout ce qui existe et les lois qui le régissent.) est la ligne horizontale verte (représentant, au 1er ordre, la densité des galaxies en dehors des amas en considération), et la densité totale (somme des deux termes précédents) est en noir. Les courbes bleues montrent les ajustements du modèle NFW. D'après Trevisan et al. (2017).

Droite: densité en projection sur le ciel moyennée de 531 amas de galaxies extraits du relevé SDSS. Dans les 2 figures, la densité intrinsèque des amas est en rouge, la densité 3D moyenne de l'Univers est la ligne horizontale verte (représentant, au 1er ordre, la densité des galaxies en dehors des amas en considération), et la densité totale (somme des deux termes précédents) est en noir. Les courbes bleues montrent les ajustements du modèle NFW. D'après Trevisan et al. (2017).

Les scientifiques ont pu confirmer ce résultat sur les données d'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...), malgré la di?culté à mesurer les distances entre objets dans l'espace observable (Dans le formalisme de la mécanique quantique, une opération de mesure (c'est-à-dire obtenir la valeur ou un intervalle de valeurs d'un paramètre physique, ou...). Ils ont trouvé que le profil de densité intrinsèque des amas, projeté sur le ciel, s'étend jusqu'à 10 rayons de viriel (figure de droite). Les amas sont ainsi 10 fois plus grands que ce que l'on pensait.

Au-delà du rayon de viriel, le profil de densité intrinsèque dépend de la 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 à la force de gravitation (la masse grave). Ces...) minimale des amas auxquels on assigne les galaxies. Toutefois, l'équipe a découvert qu'il existe une masse d'assignation minimale particulière qui conduit à un profil de densité intrinsèque des amas suivant parfaitement le modèle NFW, dont la densité dans les zones externes est inversement proportionnelle au cube (En géométrie euclidienne, un cube est un prisme dont toutes les faces sont carrées. Les cubes figurent parmi les solides les plus remarquables de l'espace. C'est...) (carré en projection sur le ciel) de la distance au centre.

Cette grande étendue des amas de galaxies va changer la manière de construire des grands catalogues virtuels de galaxies par la méthode populaire, dite "HOD", où partant d'une simulation dynamique de l'Univers, on place des galaxies dans chaque amas (conformément au modèle NFW). Au lieu de peupler les amas de galaxies jusqu'à 1 ou 2 rayons de viriel, il faudra donc le faire jusqu'à 13 rayons de viriel.

Toutefois, il reste aux astrophysiciens à comprendre l'origine de la grande étendue des amas, ainsi que les fondements du modèle NFW.

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Source: CNRS-INSU
 
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