En cartographiant le mouvement des galaxies dans d'énormes filaments qui relient la toile cosmique, astronomes de l'Institut Leibniz d'Astrophysique de Potsdam (AIP), en collaboration avec des scientifiques en Chine et en Estonie, ont découvert que ces longues vrilles de galaxies tournaient à l'échelle de centaines de millions d'années-lumière. Une rotation à des échelles aussi énormes n'a jamais été vue auparavant. Les résultats publiés dans Astronomie de la nature signifient que le moment angulaire peut être généré à des échelles sans précédent.

Les filaments cosmiques sont d'énormes ponts de galaxies et de matière noire qui relient les amas de galaxies les uns aux autres. Ils canalisent les galaxies vers et dans de grands amas situés à leurs extrémités. "En cartographiant le mouvement des galaxies dans ces immenses autoroutes cosmiques à l'aide du relevé Sloan Digital Sky - un relevé de centaines de milliers de galaxies - nous avons découvert une propriété remarquable de ces filaments :ils tournent, " dit Peng Wang, premier auteur de l'étude maintenant publiée et astronome à l'AIP.

Noam Libeskind, initiateur du projet à l'AIP, dit, "Bien qu'il s'agisse de cylindres minces - de dimension similaire à des crayons - des centaines de millions d'années-lumière de long, mais seulement quelques millions d'années-lumière de diamètre, ces fantastiques vrilles de matière tournent. A ces échelles, les galaxies qu'elles contiennent ne sont elles-mêmes que des grains de poussière. Ils se déplacent sur des hélices, ou des orbites en tire-bouchon, encerclant le milieu du filament tout en se déplaçant le long de celui-ci. Un tel tour n'a jamais été vu auparavant sur des échelles aussi énormes, et l'implication est qu'il doit y avoir un mécanisme physique encore inconnu responsable du serrage de ces objets."

La façon dont le moment angulaire responsable de la rotation est généré dans un contexte cosmologique est l'un des principaux problèmes non résolus de la cosmologie. Dans le modèle standard de formation de structure, les petites surdensités présentes dans l'univers primitif augmentent via l'instabilité gravitationnelle à mesure que la matière s'écoule des régions sous-denses vers les régions surdenses. Un tel flux potentiel est irrotationnel ou sans boucle; il n'y a pas de rotation primordiale dans l'univers primitif. En tant que tel, toute rotation doit être générée au fur et à mesure que les structures se forment. La toile cosmique en général, et filaments en particulier, sont intimement liés à la formation et à l'évolution des galaxies. Ils ont également un fort effet sur le spin des galaxies, régulant souvent la direction de la rotation des galaxies et de leurs halos de matière noire. Cependant, on ne sait pas si la compréhension actuelle de la formation de la structure prédit que les filaments eux-mêmes, étant des objets quasi-linéaires non effondrés, devrait tourner.

"Motivé par la suggestion du théoricien Dr. Mark Neyrinck que les filaments peuvent tourner, nous avons examiné la distribution observée des galaxies, à la recherche d'une rotation de filament, " dit Noam Libeskind. " C'est fantastique de voir cette confirmation que les filaments intergalactiques tournent dans l'univers réel, ainsi qu'en simulation informatique."

En utilisant une méthode de cartographie sophistiquée, la distribution des galaxies observée était segmentée en filaments. Chaque filament a été approximé par un cylindre. Les galaxies à l'intérieur ont été divisées en deux régions de chaque côté de l'épine du filament (en projection) et la différence moyenne de décalage vers le rouge entre les deux régions a été soigneusement mesurée. La différence de redshift moyenne est une approximation de la différence de vitesse (le décalage Doppler) entre les galaxies du côté fuyant et approchant du tube à filament. Il peut ainsi mesurer la rotation du filament. L'étude implique qu'en fonction de l'angle de vue et de la masse du point final, filaments dans l'univers montrent un signal clair cohérent avec la rotation.