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Posté par Redbran le Mardi 09/01/2018 à 00:00
Une vidéo interactive pour reconstituer les trajectoires de galaxies

© CEA/IRFU
Les trajectoires de 1400 galaxies depuis leurs origines il y a 13 milliards d'années ont été pour la première fois reconstituées, incluant celle de notre galaxie, la Voie Lactée. Cette visualisation réalisée par une équipe de scientifiques de l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa...) du Maryland, de l'Université d'Hawaï (Hawaï ou Hawaii (en hawaïen : Hawai‘i ; en anglais : Hawaii) est un État des États-Unis situé dans l'océan Pacifique, à environ 3 900 kilomètres au...), de l'Université Hébraïque de Jerusalem et du CEA Université Paris-Saclay (Irfu), a été présentée sous forme interactive dans un article paru le 4 décembre 2017 dans Astrophysical Journal. Alors d'où venons-nous et où allons-nous ?

Une équipe de scientifiques a produit la visualisation la plus détaillée des orbites des galaxies de notre voisinage (La notion de voisinage correspond à une approche axiomatique équivalente à celle de la topologie. La topologie traite plus naturellement les notions globales comme la continuité qui s'entend ici comme la continuité en tout...) local, montrant les mouvements passés de près de 1400 galaxies, groupes et 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...) localisées jusqu'à des distances atteignant 100 millions d'années-lumière.

Ces trajectoires, présentées sous la forme d'une visualisation interactive dans un article dans Astrophysical Journal, permettent de comprendre l'histoire de la formation de cette partie de l'Univers (L'Univers est l'ensemble de tout ce qui existe et les lois qui le régissent.) et d'en apprendre plus sur son futur. A commencer par notre galaxie (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.), la Voie Lactée (La Voie lactée (appelée aussi « notre galaxie », ou parfois simplement « la Galaxie », avec une majuscule) est le nom de la...). En un peu plus de 13 milliards d'années, celle-ci a ainsi parcouru une distance de plus de trente millions d'années-lumière dans une course (Course : Ce mot a plusieurs sens, ayant tous un rapport avec le mouvement.) l'éloignant progressivement d'une région sous-dense, le Vide (Le vide est ordinairement défini comme l'absence de matière dans une zone spatiale.) Local, qui se vide de sa 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 matière occupe de l'espace et...) au profit des structures massives qui l'entoure. Le destin de la Voie Lactée est lié à celui de sa voisine 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.) spirale (En mathématiques, une spirale est une courbe qui commence en un point central puis s'en éloigne de plus en plus, en même temps qu'elle tourne autour.) d'Andromède. Tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) se joue (La joue est la partie du visage qui recouvre la cavité buccale, fermée par les mâchoires. On appelle aussi joue le muscle qui sert principalement à...) dans la rivalité entre deux phénomènes opposés: d'un côté la gravitation (La gravitation est une des quatre interactions fondamentales de la physique.) qui tend à faire s'effondrer les structures les unes sur les autres, et de l'autre côté l'expansion de l'Univers qui entraine deux galaxies à s'éloigner l'une de l'autre à une vitesse (On distingue :) proportionnelle à la distance qui les sépare. Dans le cas du duo Voie Lactée / galaxie d'Andromède, c'est la gravitation qui l'emporte: les orbites calculées prédisent qu'elles entreront en collision (Une collision est un choc direct entre deux objets. Un tel impact transmet une partie de l'énergie et de l'impulsion de l'un des corps au second.) dans 4.5 milliards d'années. Le principal attracteur (Dans l'étude des systèmes dynamiques, un attracteur (ou ensemble-limite) est un ensemble, une courbe ou un espace vers lequel un système évolue de façon irréversible en l'absence de...) gravitationnel dans la zone cartographiée est l'amas de galaxies dans la constellation (Une constellation est un ensemble d'étoiles dont les projections sur la voûte céleste sont suffisamment proches pour qu'une civilisation les relie par des lignes imaginaires,...) de la Vierge avec 6x 1014 fois 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...) du Soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile centrale du système solaire. Dans la classification astronomique, c'est une étoile de type naine jaune, et composée d'hydrogène...). Plus d'un millier de galaxies ont déjà été capturées dans cet amas, un sort qui attend toutes les galaxies qui se trouvent actuellement à moins de 40 millions d'années-lumière de son centre. La Voie Lactée et la galaxie d'Andromède se trouvent juste en dehors de cette zone de capture (Une capture, dans le domaine de l'astronautique, est un processus par lequel un objet céleste, qui passe au voisinage d'un astre, est retenu dans la gravisphère de ce dernier. La capture de l'objet céleste aboutit à sa...), là où l'expansion commence à l'emporter sur la gravitation.

Ces orbites, déterminées numériquement par le principe de moindre action, sont présentées dans cette publication grâce à une visualisation interactive 4D qui permet au lecteur non seulement d'explorer librement le modèle à travers des rotations, translations et zooms alors que les orbites se déroulent, mais aussi de prendre le contrôle (Le mot contrôle peut avoir plusieurs sens. Il peut être employé comme synonyme d'examen, de vérification et de maîtrise.) de cette évolution temporelle, en la mettant en pause ou en jouant avec un curseur pour remonter le temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) et explorer la formation de telle ou telle structure. A côté des événements particuliers que sont la collision de la Voie Lactée avec la galaxie d'Andromède, ou la capture par l'amas de la Vierge de toutes les galaxies qui l'entoure, cette visualisation montre de grandes tendances dans l'organisation (Une organisation est) des flots (Flots) de matière: l'évacuation du Vide Local par exemple, ou l'écoulement vers des attracteurs situés à plus grande distance. Ces tendances sont également explorées dans une vidéo (La vidéo regroupe l'ensemble des techniques, technologie, permettant l'enregistrement ainsi que la restitution d'images animées, accompagnées ou non de son, sur un...) de visualisation qui fait partie de l'article.


Cliquer sur l'image pour lancer la vidéo
Visualisation interactive des orbites de 1400 galaxies, groupes et amas de galaxies. L'amas de galaxies dans la constellation de la Vierge est représenté par une sphère (En mathématiques, et plus précisément en géométrie euclidienne, une sphère est une surface constituée de tous les points situés à une même...) rouge (La couleur rouge répond à différentes définitions, selon le système chromatique dont on fait usage.). Les amas de galaxies de Fornax, Antlia, et Virgo W sont représentés par des sphères de couleurs kaki (Le kaki (du japonais kaki) appelé aussi plaquemine du Japon, plaquemine de Chine, ou figue caque, est le fruit du plaqueminier (Diospyros kaki), de la famille des...), noire et violette, respectivement. La Voie Lactée et la galaxie d'Andromède sont représentées par les petites sphères de couleur (La couleur est la perception subjective qu'a l'œil d'une ou plusieurs fréquences d'ondes lumineuses, avec une (ou des) amplitude(s) donnée(s).) jaune (Il existe (au minimum) cinq définitions du jaune qui désignent à peu près la même couleur :) et verte. Les autres galaxies sont représentées par des sphères bleues. Le modèle peut être exploré au moyen de rotations, translations et zooms par différents moyens (cliquer sur ? pour découvrir les différentes options). L'évolution temporelle qui court de 13.25 milliards d'années dans le passé (Le passé est d'abord un concept lié au temps : il est constitué de l'ensemble des configurations successives du monde et s'oppose au futur...) jusqu'au présent peut-être mise en pause et relancée, ou être contrôlée par un curseur. Un mode VR "réalité virtuelle (La réalité virtuelle est une simulation informatique interactive immersive, visuelle, sonore et/ou haptique, d’environnements réels ou imaginaires.)" permet d'explorer le modèle en relief (Le relief est la différence de hauteur entre deux points. Néanmoins, ce mot est souvent employé pour caractériser la forme de la surface de la Terre.) et en immersion au moyen d'un équipement adapté.

Référence publcication:
"Action Dynamics of the Local Supercluster" by Edward J. Shaya, R. Brent Tully, Yehuda Hoffman, and Daniel Pomarède, Astrophysical Journal 850 (2017) 207 doi.org/10.3847/1538-4357/aa9525

Contact chercheur:
- Daniel Pomarède CEA/IRFU

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Source: CEA/IRFU