L'échafaudage qui maintient la structure à grande échelle de l'univers constitue les galaxies, matière noire et gaz (à partir desquels les étoiles se forment), organisés en réseaux complexes connus sous le nom de toile cosmique. Ce réseau comprend des régions denses appelées amas de galaxies et des groupes qui sont tissés ensemble par des structures filiformes appelées filaments. Ces filaments forment l'épine dorsale de la toile cosmique et hébergent une grande partie de la masse de l'univers, ainsi que des sites d'activité de formation d'étoiles.

Bien qu'il existe de nombreuses preuves que les environnements façonnent et dirigent l'évolution des galaxies, on ne sait pas comment les galaxies se comportent dans les plus grandes, toile cosmique mondiale et en particulier dans l'environnement plus étendu des filaments.

Dans le cadre d'une collaboration entre le California Institute of Technology et l'Université de Californie, Bord de rivière, les astronomes ont effectué une étude approfondie des propriétés des galaxies au sein des filaments formés à différents moments au cours de l'ère de l'univers.

Dans un article qui vient d'être publié, les astronomes ont utilisé un échantillon de 40, 000 galaxies dans le champ COSMOS, une grande étendue de ciel contiguë avec des données suffisamment profondes pour regarder des galaxies très loin, et avec des mesures de distance précises aux galaxies individuelles. La vaste zone couverte par COSMOS a permis d'échantillonner des volumes de différentes densités au sein du réseau cosmique.

En utilisant des techniques développées pour identifier les structures à grande échelle, ils ont catalogué la toile cosmique en ses composants :amas, filaments, et des régions clairsemées dépourvues de tout objet, s'étendant dans l'univers tel qu'il était il y a 8 milliards d'années. Les galaxies ont ensuite été divisées en celles qui sont au centre de leur environnement local (le centre de gravité) et celles qui errent dans leurs environnements hôtes (les satellites).

"Ce qui rend cette étude unique, c'est l'observation de milliers de galaxies dans différents filaments couvrant une fraction significative de l'âge de l'Univers", a déclaré Behnam Darvish, chercheur postdoctoral à Caltech et auteur principal de l'article. "Quand on considère l'univers lointain, nous regardons en arrière à l'époque où la toile cosmique et les filaments étaient plus jeunes et n'avaient pas encore complètement évolué et donc, pourrait étudier l'évolution conjointe des structures à grande échelle et des galaxies qui leur sont associées."

Les chercheurs ont mesuré l'activité de formation d'étoiles dans des galaxies situées dans différents environnements.

"C'était rassurant lorsque nous avons découvert que l'activité moyenne de formation d'étoiles diminuait des régions peu peuplées du réseau cosmique aux filaments peu peuplés et aux amas denses, " a déclaré Bahram Mobasher, professeur de physique et d'astronomie à l'Université de Californie, Bord de rivière. "Toutefois, la découverte surprenante était que le déclin était particulièrement prononcé pour les galaxies satellites."

Il a souligné:"La conclusion inévitable de ceci était que la majorité des galaxies satellites ont cessé de former des étoiles relativement rapidement au cours des 5 derniers milliards d'années lorsqu'elles tombent dans des environnements denses d'amas par le biais des filaments, alors que ce processus est beaucoup plus lent pour les galaxies centrales."

L'arrêt rapide de la formation d'étoiles connu par les galaxies satellites peut s'expliquer par « un décapage par pression dynamique, " qui est la perte de gaz de formation d'étoiles dans une galaxie lorsqu'elle se déplace dans un environnement plus dense, comme un cluster.

« Par rapport aux galaxies centrales, c'est la plus petite attraction gravitationnelle des galaxies satellites produite par leur plus petite masse, qui se traduit par une perte de gaz plus efficace et, par conséquent, un ralentissement de l'activité de formation d'étoiles par rapport aux galaxies centrales plus massives", a déclaré Chris Martin, professeur d'astronomie à Caltech.

Cette enquête a servi d'étude pilote pour de futures enquêtes à grand volume et relativement approfondies, qui scrutera les galaxies plus faibles et plus jeunes de l'Univers, comme le LSST, Euclide, et WFIRST.

La recherche a été publiée dans Journal d'astrophysique .