Découverte du plus vaste proto-superamas de galaxies
Publié par Adrien le 19/10/2018 à 08:00
Source: ESO
Grâce à l'instrument VIMOS installé sur le Very Large Telescope de l'ESO, une équipe internationale d'astronomes a découvert une structure colossale au sein de l'Univers jeune. Ce proto-superamas de galaxies - qu'ils ont baptisé Hyperion - a été mis au jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le ciel. Son début (par rapport à minuit...) grâce à de nouvelles mesures et à l'étude approfondie de 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...) d'archives. Il s'agit de la structure la plus étendue et la plus massive (Le mot massif peut être employé comme :) découverte à ce jour à si grande distance et datant d'une époque si reculée - seulement 2 milliards d'années après le 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 la...).


Une équipe d'astronomes emmenée par Olga Cucciati de 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.) National d'Astrophysique (L’astrophysique (du grec astro = astre et physiqui = physique) est une branche interdisciplinaire de l'astronomie qui concerne principalement...) (INAF) de Bologne (Bologne est une ville italienne d'environ 375 000 habitants, située dans le nord-est du pays, entre le Pô et les Apennins. C'est le chef-lieu de la région...), a utilisé l'instrument VIMOS qui équipe le Very Large Telescope (VLT) de l'ESO pour identifier un gigantesque proto-superamas de galaxies en cours de formation dans l'Univers (L'Univers est l'ensemble de tout ce qui existe et les lois qui le régissent.) jeune, quelque 2,3 milliards d'années après le Big Bang. Cette structure, que les chercheurs ont baptisée Hyperion, est la plus vaste et la plus massive découverte à ce jour dans l'Univers primitif (1). L'énorme masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse...) du proto-superamas est estimée à plus d'un million (Un million (1 000 000) est l'entier naturel qui suit neuf cent quatre-vingt-dix-neuf mille neuf cent quatre-vingt-dix-neuf (999 999) et qui précède un million un (1 000 001). Il vaut un...) de milliards de fois la masse du Soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile centrale du système solaire. Dans la classification astronomique,...). Cette masse colossale est semblable à celle des structures les plus étendues de l'Univers contemporain. L'existence d'un objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans un espace à trois dimensions, qui a une fonction précise, et qui peut être désigné par une étiquette verbale. Il est...) si massif (Le mot massif peut être employé comme :) dans l'Univers jeune a toutefois surpris les astronomes.   

“C'est la toute première fois qu'une structure aussi étendue est identifiée à une époque seulement 2 milliards d'années après le Big Bang”, déclare le premier auteur de l'article, Olga Cucciati (2). “Normalement, ce type de structure se rencontre à des redshifts moindres, correspondant à des stades plus avancés dans la formation de l'Univers. Ce fut une réelle surprise de constater l'existence d'une structure aussi évoluée au sein d'un Univers relativement jeune !”

Situé dans le champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:) COSMOS de 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, traçant ainsi...) du Sextant (Un sextant est un instrument de navigation permettant de relever la hauteur angulaire d’un astre au-dessus de l’horizon. Il est utilisé pour faire le point hors de vue de terre (voir...), Hypérion fut découvert grâce à l'analyse d'une vaste quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire, vecteur, nombre d’objets ou d’une autre manière de dénommer la...) de données acquises lors du Sondage ( Un sondage peut désigner une technique d'exploration locale d'un milieu particulier. Un sondage peut également être une méthode statistique d'analyse d'une population humaine ou non humaine à partir d'un...) Ultra-Profond VIMOS (VUDS) conduit par Olivier Le Fèvre du Laboratoire d'Astrophysique de Marseille (LAM - Aix-Marseille Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études...), Centre National de la Recherche Scientifique (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...) (CNRS), et Centre National d'Etudes Spatiales (CNES)). Le Sondage VUDS a permis de réaliser une cartographie (La cartographie désigne la réalisation et l'étude des cartes géographiques. Le principe majeur de la cartographie est la représentation de données sur un support...) 3D inédite de la distribution spatiale de plus de 10 000 galaxies de l'Univers distant.

L'équipe a découvert qu'Hyperion est doté d'une structure complexe, composée d'au moins 7 régions de 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...) élevée liées entre elles par des filaments de galaxies. Ses 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...) sont comparables à celles de superamas (En astronomie, un superamas est une association d'amas et de groupes de galaxies.) dans l'univers proche, mais sa structure est très différente (En mathématiques, la différente est définie en théorie algébrique des nombres pour mesurer l'éventuel défaut de dualité d'une...).

“Les superamas situés à plus grande proximité de la Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes. C'est la plus grande et la plus massive...) sont caractérisés par une distribution de masse plus concentrée et une architecture (L’architecture peut se définir comme l’art de bâtir des édifices.) davantage structurée” explique Brian Lemaux, astronome (Un astronome est un scientifique spécialisé dans l'étude de l'astronomie.) à l'Université de Californie (L'université de Californie est une université américaine, fondée en 1868, dont le siège se trouve à Berkeley (Californie), comprenant dix campus situés dans...), Davis et LAM, et membre de l'équipe à l'origine de la découverte. “A titre comparatif, Hyperion est doté d'une distribution de masse plus uniformément répartie avec une série de régions sur-denses connectées entre elles et peuplées de galaxies éparses.”   

Cette différence d'aspect résulte sans doute des effets prolongés de la gravité (La gravitation est une des quatre interactions fondamentales de la physique.): contrairement à Hyperion, les superamas observés dans l'univers proche, à plus de 13 milliards d'années après le Big Bang, ont disposé de plusieurs milliards d'années supplémentaires pour condenser leur 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...) en des régions de densité plus élevée.  

Les dimensions qu'arbore Hyperion dans un Univers si jeune laissent présager qu'il évoluera en une structure semblable aux superamas qui composent l'Univers local, tels le Grand Mur (En astronomie, le Grand Mur, parfois plus spécifiquement nommé Grand Mur CfA2, est un filament de galaxies. Il s'agit de la seconde plus grande...) du Sloan ou le Superamas de la Vierge (Le superamas de la Vierge, également appelé superamas local, est un superamas de galaxies qui contient le Groupe local et donc notre Galaxie.) - hôte de 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...), la Voie Lactée (La Voie lactée (appelée aussi « notre galaxie », ou parfois simplement « la Galaxie », avec une majuscule) est le nom de la...). “Comprendre Hyperion et le comparer à de structures semblables récentes offre un aperçu de l'évolution des structures les plus massives de l'univers  depuis un lointain 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 sur une échelle des temps...), ainsi que l'opportunité de tester les modèles de formation des superamas” conclut Olga Cucciati. “La découverte de ce géant cosmique dévoile le passé de ces vastes structures”.

Notes

(1) Le surnom d'Hypérion a été emprunté à la mythologie grecque: les dimensions et la masse particulièrement élevées de ce proto-superamas font écho à ce géant mythique. Par le passé, un proto-amas découvert au sein d'Hypérion avait été baptisé Colossus. Similairement, les autres régions de densité élevée d'Hypérion ont été dotées de surnoms empruntés à la mythologie grecque, tels Theia, Eos, Selene et Helios, ce dernier faisant l'objet d'une représentation dans l'ancienne statue du Colosse de Rhodes.

La masse colossale d'Hypérion, qui équivaut à un million de milliards de fois celle du Soleil, est de 1015 masses solaires en notation scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui se consacre à l'étude d'un domaine avec la rigueur et les méthodes scientifiques.).

(2) La 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...) en provenance de galaxies extrêmement lointaines met énormément de temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) à parvenir jusqu'à la Terre. Son analyse nous offre donc une fenêtre (En architecture et construction, une fenêtre est une baie, une ouverture dans un mur ou un pan incliné de toiture, avec ou sans vitres.) sur le passé - sur l'Univers jeune, en l'occurrence. Au cours de ce voyage (Un voyage est un déplacement effectué vers un point plus ou moins éloigné dans un but personnel (tourisme) ou professionnel (affaires). Le voyage s'est...), la longueur (La longueur d’un objet est la distance entre ses deux extrémités les plus éloignées. Lorsque l’objet est filiforme...) d'onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible des propriétés physiques locales. Elle transporte de l'énergie sans transporter de matière. Une onde...) de cette lumière a été décalée par l'expansion de l'Univers - cet effet a été baptisé redshift ou décalage vers le rouge (Le décalage vers le rouge ou redshift est un phénomène astronomique de décalage vers les grandes longueurs d'onde des raies spectrales et de l'ensemble du spectre – ce qui se...) cosmologique. Les objets les plus distants et les plus âgés sont caractérisés par des redshifts plus importants, ce qui permet aux astronomes d'utiliser indifféremment les concepts d'âge ou de redshift. Le redshift d'Hypérion est de 2,45: les astronomes observent donc le proto-superamas tel qu'il était 2,3 milliards d'années après le Big Bang.
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