Une équipe d'astronomes britanniques et australiens a annoncé aujourd'hui avoir trouvé le lien manquant qui relie directement les galaxies modernes comme notre propre voie lactée au Big Bang qui a créé notre univers il y a 14 milliards de millions d'années. Les résultats sont le résultat d'un effort de 10 ans pour cartographier la distribution dans l'espace de 220 000 galaxies par le 2dFGRS (2-degree Field Galaxy Redshift Survey), un consortium d'astronomes, utilisant le télescope anglo-australien de 3,8 m (AAT) . Ce lien manquant a été révélé par l'existence de caractéristiques subtiles dans la distribution des galaxies dans le levé. L'analyse de ces caractéristiques a également permis à l'équipe de peser l'univers avec une précision sans précédent.
Le 2dFGRS a mesuré en détail la distribution des galaxies, appelée la structure à grande échelle de l'Univers. Ces modèles varient en taille de 100 millions à 1 milliard d'années-lumière. Les propriétés de la structure à grande échelle sont définies par des processus physiques qui fonctionnaient lorsque l'univers était très jeune.
Le Dr Shaun Cole de l'Université de Durham, qui a dirigé la recherche, explique: «Au moment de la naissance, l'univers contenait de minuscules irrégularités, qui auraient résulté de processus« quantiques »ou subatomiques. Depuis, ces irrégularités ont été amplifiées par la gravité et ont finalement donné naissance aux galaxies que nous voyons aujourd'hui. »
Les théoriciens des années 1960 ont suggéré que les graines primordiales des galaxies devraient être considérées comme des ondulations dans le rayonnement du fond cosmique micro-ondes (CMB) émis dans la chaleur laissée par le Big Bang, lorsque l'Univers n'avait que 350 000 ans. Des ondulations ont été vues par la suite en 1992 par le satellite COBE de la NASA, mais jusqu'à présent, aucune connexion solide n'a pu être démontrée avec la formation de galaxies. 2dFGRS a découvert qu'un motif observé dans ces ondulations s'est propagé à l'Univers moderne et peut être détecté dans les galaxies aujourd'hui.
Les motifs dans le CMB contiennent des taches proéminentes d'environ un degré de diamètre, produites par des ondes sonores se propageant dans le plasma incroyablement chaud du Big Bang. Ces caractéristiques sont connues sous le nom de «pics acoustiques» ou «oscillations du baryon». Les théoriciens avaient émis l'hypothèse que les ondes sonores auraient également pu laisser une empreinte dans la composante dominante de l'univers - la «matière noire» exotique, qui elle-même entraîne la formation de galaxies. Les physiciens et les astronomes se sont efforcés d'identifier cette empreinte dans les cartes de notre propre voisinage galactique.
Après des années de travail minutieux pour mesurer les galaxies du télescope anglo-australien et modéliser leurs propriétés avec des techniques mathématiques et informatiques sophistiquées, l'équipe du 2dFGRS a identifié l'empreinte des ondes sonores dans le Big Bang. Il apparaît comme des éléments délicats dans le «spectre de puissance», la statistique utilisée par les astronomes pour quantifier les motifs observés sur les cartes de la distribution de la galaxie. Ces caractéristiques sont cohérentes avec celles observées dans le fond des micro-ondes - ce qui signifie que nous comprenons le cycle de vie du gaz à partir duquel les galaxies se sont formées.
Les caractéristiques du baryon contiennent des informations sur le contenu de l'univers, en particulier sur la quantité de matière ordinaire (connue sous le nom de baryons), le genre de choses qui se sont condensées en étoiles et en planètes et dont nous sommes nous-mêmes faits.
Le professeur Carlos Frenk, directeur de l'Institut de cosmologie computationnelle de l'Université de Durham a déclaré: «Ces caractéristiques baryoniques sont l'empreinte génétique de notre univers. Ils établissent un lien évolutif direct avec le Big Bang. Les trouver est un jalon dans notre compréhension de la formation du cosmos. »
Le professeur John Peacock de l'Université d'Édimbourg, chef d'équipe britannique de la collaboration 2dFGRS, a déclaré: «Je ne pense pas que quiconque se serait attendu à ce que de simples théories cosmologiques fonctionnent si bien. Nous sommes très chanceux d'être là pour voir cette image de l'univers établie. "
Le 2dFGRS a montré que les baryons sont une petite composante de notre univers, ne constituant que 18% de la masse totale, les 82% restants apparaissant sous forme de matière noire. Pour la première fois, l'équipe 2dFGRS a franchi la barrière de précision de 10% en mesurant la masse totale de l'Univers.
Comme si cette image n'était pas assez étrange, le 2dFGRS a également montré que toute la masse de l'univers (à la fois lumineuse et sombre) est contrebalancée 4: 1 par une composante encore plus exotique appelée «énergie du vide» ou «énergie sombre». Cela a des propriétés anti-gravité, ce qui accélère l'expansion de l'univers. Cette conclusion survient lors de la combinaison des résultats de 2dFGRS avec des données sur le rayonnement de fond micro-ondes, qui reste du temps où les caractéristiques du baryon ont été créées. L'origine et l'identité de l'énergie noire restent l'un des mystères les plus profonds de la science moderne.
Notre connaissance du fond des micro-ondes s'est considérablement améliorée en 2003 avec les données du satellite WMAP de la NASA. L'équipe WMAP a combiné ses informations avec une analyse antérieure d'une partie du 2dFGRS pour conclure que nous vivons en effet dans un univers dominé par l'énergie sombre. Cela a été surnommé «la percée de l'année» en 2003 par le magazine Science. Aujourd'hui, la découverte du chaînon manquant cosmique par l'équipe du 2dFGRS, presque exactement un an plus tard, couronne les réalisations d'une décennie de travail minutieux.
Dans une tournure intéressante, des indices sur l'identité de l'énergie sombre pourraient être glanés en trouvant des caractéristiques de baryons dans la distribution galaxique en évolution à mi-chemin entre aujourd'hui et le Big Bang. Les astronomes britanniques et leurs collaborateurs à travers le monde planifient maintenant de grandes études de galaxies de galaxies très éloignées dans ce but.
La confirmation indépendante de la présence de caractéristiques de baryons dans la structure à grande échelle provient du Sloan Digital Sky Survey dirigé par les États-Unis. Ils utilisent une méthode complémentaire qui n'implique pas le spectre de puissance et étudient un sous-ensemble rare de galaxies sur un plus grand volume que le 2dFGRS. Néanmoins, les conclusions sont cohérentes, ce qui est très satisfaisant.
Le professeur Michael Strauss de l'Université de Princeton, porte-parole de la collaboration SDSS a déclaré: «C'est une science merveilleuse. Les deux groupes ont maintenant vu indépendamment des preuves directes de la croissance de la structure par l'instabilité gravitationnelle des fluctuations initiales observées dans le fond cosmique des micro-ondes. »
Source d'origine: communiqué de presse PPARC
