Les scientifiques ont récemment annoncé avoir confirmé la "superstructure cosmique la plus fiable et la plus grande" de l'univers observable. Ce monstre, tissé de galaxies, d'amas de galaxies et de matière noire, s'appelle "Quipu". Son échelle est si grande qu'elle s'étend sur environ 1,4 milliard d'années-lumière le long de l'espace cosmique, battant officiellement le record de la plus grande structure de l'univers connu.

La recherche a été dirigée par l’Institut Max Planck de physique extraterrestre et l’Institut Max Planck de physique en Allemagne, et a été réalisée en collaboration avec des scientifiques d’Espagne et d’Afrique du Sud. En analysant la carte de répartition des amas de galaxies dans le ciel dessinée par le satellite à rayons X ROSAT, ils ont progressivement verrouillé et reconstruit la répartition tridimensionnelle de cette superstructure.

Le chef du projet, Hans Berlinger, a souligné que si l'on observe la répartition des amas de galaxies dans une région de coquille sphérique située à environ 416 millions à 826 millions d'années-lumière de la Terre, une immense structure s'étendant des hautes latitudes du ciel nord jusqu'au bord du ciel sud sera particulièrement accrocheuse. C'est Quipu.

Cette structure est composée de 68 immenses amas de galaxies, d'une masse totale d'environ 2×10¹⁷ masses solaires. Sa longueur dépasse 400 mégaparsecs (environ 1,4 milliard d'années-lumière) et son volume dépasse largement la célèbre « Grande Muraille de Sloan » (environ 1,1 milliard d'années-lumière).

Cette découverte est indissociable des travaux de base du satellite ROSAT. En tant que premier satellite à réaliser un levé aux rayons X du ciel entier, ROSAT scanne le ciel entier avec un télescope à rayons X à haute résolution depuis 1990, enregistrant le rayonnement de haute énergie émis par les gaz chauds entre les amas de galaxies et établissant un catalogue détaillé des amas de galaxies pour les scientifiques.

Alors que les principaux observatoires continuaient à mesurer les distances de ces amas de galaxies au cours des décennies suivantes, l’équipe de recherche a pu construire une carte de distribution tridimensionnelle plus précise de la matière. C'est sur une telle « carte cosmique » que Quipu a été identifié comme la plus grande superstructure connue jusqu'à présent à moins d'un milliard d'années-lumière de la Terre.

Le document de recherche souligne que pour déterminer avec précision les paramètres cosmologiques clés tels que le taux d’expansion, la densité de matière et la géométrie de l’univers, l’impact des structures locales à grande échelle sur les données d’observation doit être pleinement pris en compte.

Ces effets incluent des modifications subtiles du rayonnement de fond cosmique micro-onde par des champs gravitationnels à grande échelle, une courbure des chemins de lumière à travers une lentille gravitationnelle et des changements dans les mesures de la constante de Hubble provoqués par le « flux global » provoqué par la distribution de matière à grande échelle, ce dernier pouvant être produit par d'énormes concentrations de masse espacées jusqu'à 250 mégaparsecs.

Dans le cadre de ses derniers travaux, l'équipe a mené la première évaluation systématique de structures à grande échelle dans le ciel, comprises entre 130 et 250 mégaparsecs. Parmi les cinq superstructures les plus importantes sélectionnées, Quipu s'est classée première en termes de longueur et de masse.

Les recherches montrent que ce type de superstructures ne constitue pas un « cas particulier » extrêmement rare : elles abritent environ 45 % des amas de galaxies, 30 % des galaxies et environ un quart de la matière, mais n'occupent qu'environ 13 % du volume de l'univers. Ils constituent un élément extrêmement important de la structure à grande échelle de l’univers.

Les observations montrent également que la densité spatiale des galaxies à proximité de ces superstructures est nettement plus élevée que dans l'environnement d'amas de galaxies isolés, ce qui suggère que les réseaux gravitationnels à grande échelle ont une influence importante sur la formation et l'évolution des galaxies.

Dans le même temps, des simulations numériques basées sur le modèle cosmologique actuel Λ-CDM (Lambda Cold Dark Matter) ont également donné une structure à grande échelle similaire à Quipu, fournissant un support théorique à cette observation, montrant que cette découverte est hautement cohérente avec le cadre cosmologique standard.

Les scientifiques soulignent qu'une structure matérielle aussi énorme devrait laisser des traces de ce que l'on appelle « l'effet Sachs-Whorf intégré » dans le fond cosmique des micro-ondes, qui est le changement subtil de l'énergie des photons lorsqu'ils traversent un puits de potentiel gravitationnel qui évolue avec le temps.

L'équipe de recherche a recherché ce signal dans les données du satellite Planck et a effectivement trouvé des signes cohérents avec l'intensité attendue par la théorie. Cependant, la signification statistique n’était pas suffisante pour exclure complètement la possibilité de fluctuations aléatoires, c’est pourquoi une vérification ultérieure plus précise des données est encore nécessaire.

Jon, qui a participé à la recherche, a souligné que même si ces corrections n'apportent qu'une déviation de quelques points de pourcentage à la surface, à mesure que la précision des observations cosmologiques continue de s'améliorer, elles deviendront de plus en plus critiques à l'avenir, liées à notre caractérisation fine de la nature globale de l'univers.

En d’autres termes, pour comprendre l’univers avec une précision de « quelques pour cent », l’existence et la répartition de superstructures à grande échelle ne peuvent plus être simplement ignorées.

Le nom "Quipu" vient du système de nouage utilisé par la civilisation inca pour enregistrer des informations - "Knotting", car la forme de la superstructure dans l'espace ressemble à une fibre principale avec des ficelles ramifiées.

Le nom rend également hommage à l'Observatoire européen austral au Chili, où de nombreuses mesures de distance clés ont été effectuées, et les artefacts incas en corde nouée exposés dans le musée local construisent également dans une certaine mesure un pont historique et culturel pour cette découverte cosmique.

Les chercheurs ont souligné que cette découverte fournit non seulement une nouvelle « règle » permettant de cartographier la répartition de la matière dans l'univers, mais fournit également un champ expérimental unique pour tester des modèles cosmologiques et étudier la formation et l'évolution des galaxies dans différents environnements.

Des superstructures comme Quipu montrent que la plus grande « toile cosmique » de l’univers n’est pas seulement une scène de fond, mais qu’elle a également un impact substantiel sur les mesures cosmiques les plus sophistiquées de l’humanité actuelle, façonnant ainsi notre compréhension du destin et de l’origine de l’univers.