Une bulle de galaxies s’étendant sur 1 milliard d’années-lumière pourrait être un fossile du Big Bang
Les astronomes ont découvert une immense bulle de galaxies qui pourrait être un vestige fossilisé du Big Bang.
La bulle cosmique est située à environ 820 millions d’années-lumière de la Terre et mesure une largeur stupéfiante d’un milliard d’années-lumière. Il se trouve au sein d’un réseau de galaxies et a reçu le nom de « Ho’oleilana ».,« qui est un terme du chant de création hawaïen Kumulipo. Ho’oleilana décrit l’origine de la structure et se rapporte aux étoiles et à la lune.
Des structures massives telles que Ho’oleilana devraient apparaître dans l’univers à la suite de minuscules ondulations dans la mer de matière chaude, dense et pratiquement uniforme qui existait au début des temps. Ces ondulations de densité, appelées oscillations acoustiques baryoniques (BAO), se sont développées à mesure que l’univers traversait une période d’inflation rapide (nous appelons cela le Big Bang). On sait également que les ondulations ont donné naissance à des structures cosmiques majeures tout en influençant la répartition des galaxies.
Cependant, il s’agit de la première identification d’une structure unique associée à un BAO.
La bulle elle-même est composée de structures précédemment identifiées qui sont elles-mêmes considérées comme l’un des plus grands arrangements de matière de l’univers. Cela comprend plusieurs superamas, ou groupes d’amas de galaxies, contenant chacun 10 amas et s’étendant jusqu’à 200 millions d’années-lumière. Au cœur de Ho’oleilana se trouvent le superamas du Bootes et le vide du Bootes, qui est un espace de néant de 330 millions d’années-lumière.
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« Nous ne le recherchions pas. Il est si énorme qu’il se répand jusqu’aux limites du secteur du ciel que nous analysions », a déclaré Brent Tully, responsable de l’étude et astronome à l’Université d’Hawaï, dans un communiqué. « En tant qu’amélioration de la densité des galaxies, il s’agit d’une caractéristique beaucoup plus forte que prévu. Le très grand diamètre d’un milliard d’années-lumière dépasse les attentes théoriques. »
Tully a ajouté que si la formation et l’évolution de Ho’oleilana sont conformes à la théorie du Big Bang, alors le BAO qui l’a donné naissance doit être plus proche de la Terre que prévu et pourrait avoir des implications sur la rapidité de l’expansion de l’univers.
La bulle a été trouvée à l’aide d’ensembles de données collectés par Cosmicflows-4, publiés en 2022 et qui constituent la plus grande compilation de distances précises aux galaxies.
De minuscules oscillations peuvent faire exploser d’énormes bulles cosmiques
Environ 380 000 ans après la création de l’univers, l’espace était rempli d’une mer d’électrons et de protons. Collectivement, cette substance particulaire chargée est connue sous le nom de plasma. Finalement, ce plasma brûlant s’est refroidi, permettant aux atomes de se former et aux régions trop denses de s’effondrer sous leur propre gravité. Ce processus s’est heurté à des radiations qui ont séparé la matière, et le bras de fer cosmique qui s’est ensuivi entre la gravité et les radiations a fait onduler le plasma. Et ces ondulations se sont propagées vers l’extérieur.
La taille de la plus grande de ces ondulations était déterminée par la vitesse à laquelle une onde sonore pouvait traverser le plasma spatial. Cette taille s’est avérée être d’environ 500 millions d’années-lumière et, une fois le plasma refroidi, a laissé derrière elle de vastes empreintes d’ondulations 3D.
À mesure que l’univers vieillissait, des galaxies ont commencé à se former à des pics de densité avec des cocons extrêmement larges ressemblant à des bulles. Cela signifie que l’observation de ces bulles via la distribution des galaxies pourrait à terme contribuer à révéler les propriétés des BAO.
En 2014, la même équipe a identifié le superamas de Laniakea, qui abrite la Voie lactée (et environ 100 000 autres galaxies) mais ne mesure encore que 500 millions d’années-lumière de large, soit la moitié de la largeur de Ho’oleilana. Le Superamas de Laniakea s’étend jusqu’au bord de cette plus grande bulle.
Des traces de Ho’oleilana ont déjà été découvertes. En 2016, le Sloan Digital Sky Survey a identifié une partie de sa structure en forme de coquille, mais la véritable étendue de sa taille est restée cachée jusqu’à présent. Les travaux antérieurs n’avaient pas non plus réussi à relier la bulle cosmique aux BAO.
« Je suis le cartographe du groupe, et cartographier Ho’oleilana en trois dimensions nous aide à comprendre son contenu et ses relations avec son environnement », a déclaré Daniel Pomarède, chercheur à l’université CEA Paris-Saclay, dans le communiqué. « Construire cette carte et voir comment la structure de la coquille géante de Ho’oleilana est composée d’éléments qui ont été identifiés dans le passé comme étant eux-mêmes certaines des plus grandes structures de l’univers a été un processus étonnant. »
Les recherches de l’équipe ont été publiées le 5 septembre dans The Astrophysical Journal.