Des cartes de l’Univers en mouvement

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Une équipe de recherche internationale, impliquant en France l’Institut de physique nucléaire de Lyon (Université Claude Bernard Lyon 1 / CNRS) et le CEA-Irfu, vient d’établir une cartographie dynamique de l’Univers proche. Ces nouvelles cartes du Cosmos sont disponibles sous la forme d’un film.

La connaissance scientifique s’enrichit ainsi d’une représentation des mouvements en trois dimensions d’une étendue importante de l’Univers proche. Ces travaux permettent d’améliorer notre compréhension de la structure de l’Univers. Ils viennent d’être publiés sur Arxiv et le seront prochainement dans la revue Astronomical Journal. Ils ont été présentés ce vendredi 7 juin, à la communauté scientifique, lors des conférences « Cosmic Flows » organisées par Hélène Courtois, chercheur et chef du projet à Lyon.

https://i2.wp.com/www.techno-science.net/illustration/Astrophysique/Univers/cartographie-mouvements-univers.jpgCartographie des mouvements dans l’Univers local (flèches blanches) établie dans le cadre du projet Cosmic Flows. Les régions contenant des surdensités de matière apparaissent en jaune et vert.
Les régions vides de matière sont en noir et bleu foncé.
La partie sur la droite n’est pas encore cartographiée dynamiquement.
Cliquer pour agrandir. © Cosmic Flows

Notre planète est située dans un bras spiral en périphérie d’une grande galaxie: La Voie Lactée. Notre galaxie fait elle-même partie d’un super-amas de 100 000 galaxies. A cette échelle, l’Univers ressemble à une mousse de bulles de savon: de très grands vides sont connectés par des filaments et des super-amas de galaxies. Une équipe internationale, impliquant l’Institut de physique nucléaire de Lyon (Université Claude Bernard Lyon 1 / CNRS), le CEA/Irfu, l’Institut d’astronomie de l’Université d’Hawaii et l’Institut de physique Racah de l’Université de Jérusalem, vient de publier des résultats permettant de décrire plus précisément les mouvements de la structure de notre Univers local. Fruits du projet scientifique Cosmic Flows (flux cosmiques), leurs travaux visent à diffuser à toute la communauté scientifique la cartographie dynamique de l’Univers proche, grâce à des outils de visualisation sophistiqués. Le domaine couvert s’étend jusqu’à 300 millions d’années-lumière !

Pour la première fois un film accompagnant cette publication présente des cartes qui intègrent les mouvements des grandes structures de galaxies. Par analogie, comme l’étude de la tectonique des plaques permet de remonter aux propriétés des profondeurs de la Terre, les mouvements d’ensemble des galaxies permettent d’étudier et de cartographier les composantes dominantes de l’Univers: l’énergie noire et la matière noire. Le film dévoile ainsi des cartes de la répartition de la matière visible, les galaxies, directement comparées aux cartes de la matière noire invisible (une matière mystérieuse
qui constituerait plus de 80% de la matière de notre Univers et qui permettrait d’expliquer notamment les mouvements des galaxies). Cartographier avec précision en 3D la matière totale (noire et lumineuse) dans un si grand volume est une première. La correspondance entre les puits de matière noire et la position des galaxies y est clairement identifiée, apportant une confirmation directe du modèle standard de la cosmologie.

Dailymotion:

Vimeo:

Au moyen de zooms et de déplacements successifs du point de vue, ce film permet de suivre les structures et leurs mouvements dans les trois dimensions et sur différentes échelles. Ainsi, la communauté scientifique dispose aujourd’hui d’une meilleure représentation de l’Univers qui nous entoure: un outil précieux pour les recherches à venir.

En Mars 2011, cet article de Yahoo.com (plus disponible en ligne) intitulé « Observer ce qui n’est pas visible : la meilleur des cartes 3D de l’univers. », nous parlait déjà de la cartographie de l’univers. Voici l’article, repris sur Gurumed.

2MRSCliquez sur l’image pour avoir le format maximal

Qui aurait cru, il y a 50 ans, que nous serions capables de scruter les confins de notre Univers et de le cartographier ? Nous pouvons remercier un projet qui a pris plus de 10 ans pour la terminer, le grand relevé du 2MASS Redshift (décalage vers le rouge) Survey (2MRS), a révélé cette carte 3-D qui coupe à travers la poussière et repousse les limites de l’enveloppe du plan galactique à 380 millions d’années-lumière, englobant plus de 500 millions d’étoiles et présentant plus de 1,5 million de galaxies. Le 2MASS est un grand relevé réalisé par l’université du Massachusetts, en collaboration avec le Jet Propulsion Laboratory, la National Science Foundation et la NASA.

Image d’entête : la carte du 2MASS Redshift, 43.000 galaxies jusqu’à 380 millions d’années-lumière de la Terre. Dans cette projection, le plan de la Voie lactée s’étend horizontalement à travers le centre de l’image.

Grâce à notre compréhension actuelle de l’expansion, nous savons que la lumière d’une galaxie lointaine est étirée en longueurs d’onde, ou décalage vers le rouge. Par défaut, cela signifie que plus une galaxie est éloignée, plus le décalage vers le rouge sera important. Cela devient alors un facteur critique dans la création d’un point en trois dimensions dans la cartographie. Pour couper à travers les couches obscures de poussière, l’original Two Micron All-Sky Survey (2MASS) visualise l’ensemble du ciel visible en trois bandes de longueurs d’onde proche de l’infrarouge. Bien qu’il nous a donné une incroyable vue de ce qui existe, il manquait un facteur important … la distance. Heureusement, quelques-unes des galaxies enregistrées par le 2MASS connaissaient des décalages vers le rouge et ainsi a commencé l’intense travail de mesures de la fin des années 1990, en utilisant principalement deux télescopes : un à l’Observatoire Fred Lawrence Whipple sur le mont. Hopkins, Arizona et un à l’Observatoire Inter-American de Cerro Tololo au Chili.

L’étude de l’Univers local, y compris ses mouvements propres et ses regroupements sur des échelles de plus de 100 Mégaparsecs, est un ingrédient essentiel dans le lien entre l’origine de la structure de l’Univers et la formation ultérieure des galaxies et leur évolution vers l’état que nous observons aujourd’hui. Les questions clés, comprennent la localisation et la répartition de vitesse des galaxies, ce qui conduit à la relation masse-lumière entre ce qui est observé et ce qui influe sur le champ de densité de masse.

2MRS-présentation

Ce qui rend ce travail si impressionnant ? Le 2MRS a enregistré ce qui était précédemment caché derrière notre Voie lactée et nous permet de comprendre l’impact qu’ils ont sur notre mouvement. À partir du moment où les astronomes ont d’abord mesuré notre mouvement par rapport au reste de l’Univers et de comprendre qu’il ne pouvait pas être expliquée par l’attraction gravitationnelle de toute la matière visible, cela est devenu un énorme puzzle qui ne demandent qu’à avoir les pièces qui lui correspondent.

Désormais d’immenses structures locales, comme la région du Superamas de l’Hydre-Centaure (le «Grand Attracteur», une anomalie gravitationnelle prédite en 1987) qui était auparavant cachée, près derrière la Voie lactée, sont présentées en détails par le 2MRS. La « zone d’évitement» galactique (la zone du ciel qui est occultée par notre propre galaxie) est cependant, encore, un obstacle de taille en raison de la multiplicité des étoiles qui produisent un premier plan bruyant et confus. Près du centre de la Voie lactée, le bruit de cette confusion est extrême, avec le blocage de près de 100% de la lumière en arrière-plan, tandis que loin du centre galactique, ce bruit est minime et le voile de la Voie lactée est levé dans les longueurs d’onde dans le proche infrarouge.

Le catalogue 2MASS permettra de soutenir l’observation et la planification des futures missions, les études sur la formation d’étoiles et la morphologie des galaxies proches. Mais sa fonction qui est peut-être la plus importante est de fournir une vue d’ensemble pour l’analyse et l’interprétation des données concernant les amas de galaxies et la densité de matière dans l’Univers.

Sources et Informations Complémentaires:

Institut de physique nucléaire de Lyon (IPNL)

CNRS

pdflogoCommuniqué de Presse du Cnrs en .pdf (575ko)

Article sur Techno-Science

Science-Gouv.fr

L’Irfu, Institut de Recherche sur les lois Fondamentales de l’Univers

Gurumed

Projet 2MASS au Jet Propulsion Laboratory

Catalogue des sources ponctuelles de 2MASS, au Centre de Données Astronomiques de Strasbourg.

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