Une mystérieuse force intergalactique pousse contre la Voie lactée
Paul M. Sutter est astrophysicien à SUNY Stony Brook et le Flatiron Institute, hôte de « Demandez à un astronaute« et « Radio spatiale » et auteur de « Comment mourir dans l’espace. »
Cela ressemble à la prémisse d’un mauvais film de science-fiction : il existe une entité mystérieuse, au-delà des frontières de notre galaxie, qui nous pousse avec une force incroyable. Nous ne savons pas exactement ce que c’est, et nous ne savons pas depuis combien de temps il est là. Mais nous connaissons son nom : le répulsif dipôle.
Le nom est peut-être un peu ringard, mais c’est une chose très réelle. Il n’y a pas non plus de quoi s’inquiéter – juste une conséquence normale du processus habituel de formation de la structure qui se produit dans l’univers pour [checks watch] 13,8 milliards d’années.
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Comment construire une supergrappe
Pour préparer le terrain pour le répulsif dipôle, nous devons voir grand. Et pas votre astronomie habituelle, avec des événements et des énergies à l’échelle de la galaxie. Non, nous devons aller très loin.
Au-delà de voie Lactée asseyez-vous quelques autres galaxies. Il y a Andromède, à 2,5 millions d’années-lumière, que tout le monde connaît et aime. Il y a aussi Triangle, dont personne ne se soucie vraiment. Nos trois galaxies et quelques dizaines de galaxies naines se combinent pour former le groupe local, qui est un nom très modeste pour une structure de quelques millions d’années-lumière de diamètre.
Le gros problème le plus proche de notre groupe local est l’amas de la Vierge, une boule massive de plus d’un millier de galaxies situées à 60 millions d’années-lumière. Notre groupe local et d’autres groupes dans cette parcelle d’espace ne font pas partie du cluster Vierge lui-même ; ils appartiennent plutôt à une structure plus grande connue sous le nom de superamas de la Vierge.
Voici où les choses deviennent un peu délicates. Groupes et groupes ont des définitions décentes et compréhensibles : ils sont gravitationnellement liés. Les supergrappes ne le sont pas ; ce ne sont que des collections de galaxies qui sont plus grandes que des amas mais plus petites que, disons, l’univers entier. Différents cosmologistes peuvent appliquer diverses définitions du mot « superamas » et obtenir une gamme de segmentations.
C’est comme un recensement de la population essayant de définir une zone métropolitaine : bien sûr, il y a les limites de la ville, mais qu’en est-il de toutes les personnes vivant à proximité d’une grande ville et y travaillant ? Où, exactement, s’arrête-t-il ?
Une histoire de superamas et de vides
Malgré ces définitions variées, on peut tracer quelques grandes lignes. Le superamas de la Vierge semble n’être qu’une branche d’un superamas encore plus grand appelé Laniakea. D’autres superamas entourent et se connectent à Laniakea, comme le superamas Shapley, le superamas Hercules et le superamas Pavo-Indus. Chacune de ces structures massives mesure des centaines de millions d’années-lumière de long.
Les superamas sont comme la mousse que vous voyez lorsque vous ajoutez trop de savon à votre bain. Nous donnons simplement des noms sympas à différentes parties de ce réseau de mousse. Mais entre tous ces bouts d’écume se trouvent de vastes régions vides. Dans votre bain, ces poches vides sont les bulles de savon elles-mêmes. Dans cosmologiece sont les grands vides cosmiques.
Chaque superamas définit le bord d’un vide cosmique correspondant. Il y a le Sculptor Void, le Canis Major Void, le Boötes Void et plus encore. Chacun de ces vides est une vaste étendue de pas grand-chose du tout – des friches cosmologiques vides ne contenant que quelques galaxies dispersées, comme des villes oasis dans un désert. Le plus grand de ces vides, comme Boötes, mesure plus de 300 millions d’années-lumière de diamètre.
C’est beaucoup de rien.
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Le répulsif dipôle
C’est en fait un peu difficile de cartographier notre voisinage local de l’univers (et par « local », j’entends tout ce qui se trouve à environ un milliard d’années-lumière). C’est parce que toute la poussière de la Voie lactée obscurcit notre vue, et nous devons recourir à des astuces astronomiques fantaisistes, comme des relevés infrarouges et radio sensibles, pour avoir une idée de ce qui se passe.
C’est grâce à ces astuces que les cosmologistes ont pu identifier le superamas de Shapley, le voisin le plus proche de Laniakea. La masse du superamas de Shapley est si impressionnante qu’elle exerce une attraction gravitationnelle sur toute cette région de l’espace. Toutes les galaxies, y compris la Voie lactée, se déplacent dans cette direction.
Mais la masse estimée du superamas de Shapley n’est peut-être pas suffisante pour expliquer notre vitesse. En plus de l’attraction du Shapley, il doit y avoir autre chose, une poussée, venant de la direction opposée.
Il s’agit du répulsif dipolaire, un vide hypothétique (et un supervide possible) qui se trouve de l’autre côté de la Voie lactée que le superamas de Shapley. Alors que le Shapley nous tire avec sa gravité massive, le répulsif dipôle nous pousse avec son énorme… néant.
Comment ça marche?
Pensez-y de cette façon. Supposons que vous creusiez un trou dans quelque chose – un bloc de bois, un morceau de fromage ou la grande échelle structure de l’univers. Si vous placez quelque chose près de ce trou, il ressentira une traction gravitationnelle dans toutes les directions à l’exception Le trou. Il aura donc tendance à s’éloigner du trou, car ce trou ne peut pas apporter sa propre influence gravitationnelle.
Il semblera que le trou – ou le vide – repousse l’objet, même s’il est simplement assis là, ne faisant littéralement rien.
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