La toile de vitesse cosmique est représentée par des surfaces de nœuds en rouge et des surfaces de filaments en gris. Les lignes noires avec des flèches illustrent les flux de vitesse locaux dans les filaments et vers les nœuds. Le bassin d'attraction du superamas de Laniakea qui comprend notre galaxie de la Voie lactée est représenté par une surface bleue. La région représentée s'étend sur un milliard d'années-lumière. Crédit :Daniel Pomarède, Yehouda Hoffman, R. Brent Tully et Hélène Courtois. Crédit :Daniel Pomarède, Yehouda Hoffman, R. Brent Tully, Hélène Courtois.
La toile cosmique – la distribution de la matière aux plus grandes échelles de l'univers – a généralement été définie par la distribution des galaxies. Maintenant, une nouvelle étude d'une équipe d'astronomes de France, Israël et Hawaï démontre une approche novatrice. Au lieu d'utiliser les positions des galaxies, ils ont cartographié les mouvements de milliers de galaxies. Parce que les galaxies sont attirées vers les attracteurs gravitationnels et s'éloignent des régions vides, ces mouvements ont permis à l'équipe de localiser la matière plus dense dans les amas et les filaments et l'absence de matière dans les régions appelées vides.
La matière était distribuée de manière presque homogène dans le tout premier univers, avec seulement de minuscules variations de densité. Au cours des 14 milliards d'années d'histoire de l'univers, la gravité a agi pour rassembler la matière à certains endroits et laisser d'autres endroits de plus en plus vides. Aujourd'hui, la matière forme un réseau de nœuds et de filaments de connexion appelés la toile cosmique. La plupart de cette matière est sous une forme mystérieuse, la soi-disant "matière noire". Les galaxies se sont formées aux plus fortes concentrations de matière et agissent comme des phares illuminant la structure cosmique sous-jacente.
La toile de vitesse cosmique nouvellement définie définit la structure de l'univers à partir des seules informations sur la vitesse. Dans les régions où les observations sont abondantes, la structure du réseau de vitesse et le réseau déduit des emplacements des phares galactiques sont similaires. Cet accord fournit une forte confirmation de l'idée fondamentale que la structure s'est développée à partir de la croissance de fluctuations initialement minuscules par attraction gravitationnelle.
L'analyse de la toile de vitesse cosmique a été dirigée par Daniel Pomarède, Centre de l'énergie atomique, La France, avec la collaboration d'Hélène Courtois de l'Université de Lyon, La France; Yehuda Hoffman à l'Université hébraïque, Israël; et Brent Tully à l'Institut d'astronomie de l'Université d'Hawaï.
"Avec les mouvements des galaxies, on peut en déduire où se situe toute la masse :les galaxies et la matière transparente 5 fois plus abondante (généralement appelée à tort matière noire). Cette masse gravitationnelle totale, avec l'expansion de l'univers, est responsable des mouvements qui créent l'architecture de l'univers. La gravité des galaxies seule ne peut pas créer ce réseau que nous voyons, " a déclaré le Dr Courtois.
Le Dr Tully ajoute :"De plus, une large bande de l'univers est cachée derrière le disque obscurcissant de notre propre galaxie de la Voie lactée. Notre reconstruction de structure avec la toile de vitesse révèle pour la première fois des filaments de matière qui s'étendent tout autour du ciel et sont facilement suivis à travers ces régions d'obscurcissement."
Cette définition de la toile de vitesse cosmique a été rendue possible par la collection vaste et cohérente de distances et de vitesses des galaxies dans la série Cosmicflows. L'analyse actuelle est basée sur une étude de 8, 000 galaxies dans la deuxième version de Cosmicflows. La troisième version, avec plus de deux fois plus de distances et de vitesses galactiques est déjà disponible, et révélera la toile de vitesse cosmique avec des détails de plus en plus riches.
L'élément clé du programme est l'acquisition de bonnes distances aux galaxies. Plusieurs méthodes sont utilisées, comme l'exploitation des luminosités connues des vieilles étoiles qui commencent tout juste à brûler de l'hélium dans leur noyau, et la relation entre la vitesse de rotation des galaxies et le nombre d'étoiles qu'elles possèdent. Les observations ont impliqué des dizaines de télescopes dans le monde et dans l'espace et à des longueurs d'onde allant de la lumière visible à l'infrarouge en passant par la radio.
"La méthode du Web de vitesse pour cartographier le cosmos est analogue à l'utilisation de la tectonique des plaques en géologie. Elle aide à comprendre non seulement la configuration actuelle de l'univers, mais aussi le mouvement des masses sous-jacentes invisibles responsables de cette topologie, " a déclaré le Dr Courtois.
L'équipe a produit une vidéo complète démontrant la toile de vitesse cosmique. Il explique d'abord les concepts sous-jacents à la reconstruction de la toile de vitesse cosmique, suivi d'une description de ses principaux éléments. La vidéo montre ensuite comment les flux cosmiques s'organisent au sein de sa structure, et comment le bassin d'attraction du superamas de Laniakea récemment cartographié réside dans ses éléments. Dans la séquence finale, le spectateur entre dans une exploration immersive de la structure filamenteuse de l'univers local, naviguer à l'intérieur des filaments et visiter les principaux nœuds tels que le Grand Attracteur. La vidéo de 11 minutes est liée ci-dessous et disponible sur https://vimeo.com/pomarede/vweb.
La carte en 3 dimensions peut également être explorée dans une visualisation interactive, en utilisant la plateforme en ligne gratuite Sketchfab. C'est un outil puissant pour visualiser interactivement la structure de n'importe quel point de vue et la comparer avec la distribution des galaxies; on peut plonger à l'intérieur des filaments et les explorer en immersion. Avec du matériel de réalité virtuelle approprié, il peut également être utilisé en mode VR. Cette visualisation marque une étape importante car la première fois qu'un tel ensemble de données interactif sera intégré dans la version en ligne de l'article scientifique apparaissant dans le Journal d'astrophysique . Chacun est invité à interagir avec les données ci-dessous, ou sur https://sketchfab.com/models/754cb85550fb42588175f8a215718521.
