Les astronomes ont récemment rapporté avoir découvert un filament galactique « mince » composé de galaxies riches en hydrogène à environ 140 millions d'années-lumière de la Terre, et ont confirmé que la structure entière est en rotation. Elle est considérée comme l’une des plus grandes structures tournantes jamais découvertes. La recherche, publiée dans les Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, devrait fournir des indices importants sur la façon dont les galaxies se sont formées et ont acquis leur rotation au début de l'univers.
La « toile cosmique » de l’univers est composée d’énormes filaments de matière noire et de galaxies. Ces filaments cosmiques sont à la fois des squelettes structurels et des « autoroutes » qui transportent la matière et l'élan vers les galaxies. L'équipe de recherche a souligné que les filaments situés dans l'espace proche et contenant un grand nombre de galaxies co-rotatives sont particulièrement adaptés à l'étude de la façon dont les galaxies "prennent en charge" la rotation et le gaz des structures à plus grande échelle, et peuvent également tester les théories existantes sur la manière dont la rotation à grande échelle de l'univers s'accumule progressivement sur des dizaines de millions d'années-lumière.
Au cours de cette observation, l’équipe a découvert 14 galaxies voisines riches en hydrogène neutre, presque alignées, formant un filament extrêmement fin d’environ 5,5 millions d’années-lumière de long et seulement environ 117 000 années-lumière de large. Ce « filament » est intégré dans un filament cosmique beaucoup plus grand, qui contient plus de 280 galaxies et a une longueur totale d'environ 50 millions d'années-lumière. Les observations montrent que le sens de rotation d'un nombre considérable de galaxies est cohérent avec le sens de rotation de l'ensemble du filament, qui est beaucoup plus élevé que prévu dans le cadre d'une distribution aléatoire. Cela remet en question les théories existantes et implique que l’influence de la structure à grande échelle de l’univers sur la rotation des galaxies pourrait être plus forte et durer plus longtemps.
Les chercheurs ont également découvert que les galaxies des deux côtés de la « crête principale » du filament présentaient un mouvement inverse, indiquant que la structure entière tournait dans son ensemble. Grâce au calcul du modèle dynamique du filament, ils ont donné une vitesse de rotation d'environ 110 kilomètres par seconde et ont estimé que le rayon de la région centrale dense du filament est d'environ 50 000 parsecs (environ 163 000 années-lumière). L'équipe de recherche a comparé ce phénomène à une « tasse de thé qui tourne » dans un parc d'attractions : chaque galaxie est comme une tasse de thé en rotation, et la plate-forme qui les porte, le filament cosmique lui-même, tourne également. Cette « double rotation » offre une fenêtre rare pour comprendre comment les galaxies obtiennent une rotation à partir de la structure à grande échelle dans laquelle elles se trouvent.
D'après ses caractéristiques dynamiques, ce filament galactique semble encore jeune et relativement « imperturbable ». L'existence d'un grand nombre de galaxies riches en hydrogène et la faible amplitude de mouvement interne indiquent qu'elles sont dans un état dit « dynamiquement froid » et qu'elles pourraient en être encore aux premiers stades de leur évolution. Puisque l'hydrogène est la matière première pour la formation des étoiles, les galaxies riches en hydrogène signifient souvent que ces galaxies accumulent ou retiennent encore activement le « carburant » nécessaire à la formation des étoiles, et fournissent donc un échantillon idéal pour étudier les étapes précoces ou en cours de la formation et de l'évolution des galaxies.
L'hydrogène neutre est extrêmement sensible aux perturbations de mouvement, de sorte que les galaxies riches en hydrogène sont également d'excellents « traceurs » pour suivre le flux de gaz dans les filaments cosmiques. En observant la distribution et le mouvement de l'hydrogène gazeux, les chercheurs peuvent voir plus clairement comment le gaz est « transporté » dans la galaxie le long des filaments, déduisant ainsi comment le moment cinétique est transféré dans la toile cosmique, affectant ainsi la structure, la rotation et l'efficacité de la formation d'étoiles de la galaxie. Ce résultat devrait également fournir une référence pour les futures observations de lentilles gravitationnelles faibles en cosmologie, car la forme et l'orientation inhérentes de la galaxie elle-même provoqueront une contamination par « alignement intrinsèque » des mesures pertinentes, qui doivent être caractérisées et corrigées dans le modèle.
Les travaux ont utilisé les données du radiotélescope MeerKAT en Afrique du Sud, qui se compose de 64 antennes radio interconnectées et est l'un des radiotélescopes les plus puissants en activité aujourd'hui. L'équipe de recherche a identifié ce filament rotatif dans le projet d'étude du ciel profond appelé MIGHTEE et a combiné les observations optiques du spectroradiomètre d'énergie sombre (DESI) et du Sloan Digital Sky Survey (SDSS) pour confirmer qu'il présente à la fois un alignement global de la direction de rotation de la galaxie et une rotation globale à grande échelle. L'un des responsables de l'étude a déclaré que ce filament est comme un « enregistrement fossile du flux de l'univers », aidant les gens à retracer comment les galaxies ont accumulé leur rotation et se sont progressivement développées au cours de la longue histoire de l'univers.