Pourquoi les plans supergalactiques géants sont-ils principalement remplis d’un seul type de galaxie ? Ce mystère astronomique de longue date pourrait enfin être résolu.La Voie Lactée, notre demeure cosmique, est située dans une vaste étendue de terre connue sous le nom de Superamas Galactique Local. Cette immense structure comprend d’innombrables amas de galaxies géantes et de nombreuses galaxies individuelles. Les superamas se caractérisent par leur configuration en forme de crêpe et mesurent près d'un milliard d'années-lumière de diamètre, d'où le nom de plan supergalactique.
La plupart des galaxies de l'univers se répartissent en deux catégories : les premières sont les galaxies elliptiques, qui sont principalement composées d'étoiles anciennes et contiennent souvent des trous noirs centraux extrêmement massifs ; les secondes sont des galaxies à disques actives formant des étoiles avec une structure en spirale similaire à la Voie lactée. Ces deux types de galaxies existent également dans le superamas local, mais si le plan supergalactique est rempli de galaxies elliptiques brillantes, il existe un manque notable de galaxies à disques brillants.
L’existence de cette étrange séparation des galaxies dans notre univers est connue depuis les années 1960, et elle figure en bonne place dans une liste d’« anomalies cosmiques » récemment compilée par Jim Peebles, célèbre cosmologiste et lauréat du prix Nobel 2019.
Aujourd'hui, une équipe internationale dirigée par les astrophysiciens de l'Université d'Helsinki, Till Sawala et Peter Johansson, semble avoir trouvé une explication. Dans un article publié dans Nature Astronomy, ils montrent comment les différentes distributions de galaxies elliptiques et à disques apparaissent naturellement en raison de différents environnements à l'intérieur et à l'extérieur du plan supergalactique.
"Dans les amas de galaxies denses du plan supergalactique, les galaxies interagissent et fusionnent fréquemment, formant des galaxies elliptiques et des trous noirs supermassifs en croissance. En revanche, les galaxies éloignées du plan supergalactique peuvent évoluer dans des environnements relativement isolés, ce qui les aide à maintenir leur structure en spirale", a déclaré Tiel-Zavala.
Dans leurs travaux, l'équipe a tiré parti de la simulation SIBELIUS (Simulation Beyond the Local Universe), qui suit l'évolution de l'univers depuis ses débuts jusqu'à nos jours, il y a 13,8 milliards d'années. Il fonctionne sur des supercalculateurs au Royaume-Uni et sur le supercalculateur CSCMahti en Finlande.
Alors que la plupart des simulations similaires considèrent des tranches aléatoires de l'univers et ne peuvent pas être comparées directement aux observations, les simulations SIBELIUS visent à reproduire avec précision les structures observées, y compris les superamas locaux. Les résultats finaux de la simulation étaient étonnamment cohérents avec les observations.
"En décembre dernier, par hasard, j'ai été invité à un colloque à la mémoire de Jim Peebles, où il a présenté ce problème. J'ai réalisé que nous avions réalisé une simulation qui pourrait contenir la réponse", a commenté Till Sawala. "Notre étude montre que les mécanismes connus de l'évolution des galaxies fonctionnent également dans cet environnement cosmique unique."
À côté du Département de physique, sur le campus de Kunpra de l'Université d'Helsinki se trouve une grande statue montrant la répartition des galaxies dans le superamas local. La statue a été inaugurée il y a 20 ans par le cosmologue britannique Carlos Frenk, co-auteur de la nouvelle étude. "
"La répartition des galaxies dans le superamas local est en effet remarquable. Mais ce n'est pas une anomalie. Nos résultats montrent que notre modèle standard de matière noire est capable de produire la structure la plus remarquable de l'univers", a déclaré Frenck à propos des nouveaux résultats.
Référence : « La distribution différente des galaxies elliptiques et des galaxies à disques dans le superamas local est une prédiction de ΛCDM » co-écrit par Till Sawala, Carlos Frenk, Jens Jasche, Peter H. Johansson et Guilhem Lavaux, 20 novembre 2023, « Nature - Astronomy ».
DOI:10.1038/s41550-023-02130-6
Source compilée : ScitechDaily