Je me souviens avoir vu le film Hubble 3-D IMAX en 2010 et littéralement haletant lorsque la vue s'est retirée du zoom sur des étoiles et des galaxies éloignées pour montrer des amas et des superamas de galaxies entrelacées comme une toile, créant la structure à grande échelle de l'Univers. En 3D, la structure ressemble beaucoup à la double hélice d'ADN ou à un squelette.
Maintenant, un nouveau projet qui vise à cartographier la structure de l'Univers a regardé en arrière pour créer une carte en 3D montrant une partie de l'Univers tel qu'il était il y a neuf milliards d'années. Il montre de nombreuses galaxies et, chose intéressante, une structure à grande échelle déjà développée de filaments et de vides fabriqués à partir de groupes de galaxies.
La carte a été créée par le projet FastSound, qui étudie les galaxies de l’univers à l’aide du nouveau spectrographe à fibre multi-objets (FMOS) du télescope Subaru. L'équipe qui fait le travail vient de l'Université de Kyoto, de l'Université de Tokyo et de l'Université d'Oxford.
L'équipe a déclaré que bien qu'ils puissent voir que le regroupement des galaxies n'est pas aussi fort à l'époque où l'Univers avait 4,7 milliards d'années que dans l'Univers actuel, l'interaction gravitationnelle entraînera finalement un regroupement qui atteindra le niveau actuel.
La nouvelle carte couvre 600 millions d'années-lumière dans le sens angulaire et deux milliards d'années-lumière dans le sens radial. L'équipe étudiera à terme une région totalisant environ 30 degrés carrés dans le ciel, puis mesurera des distances précises jusqu'à environ 5 000 galaxies éloignées de plus de dix milliards d'années-lumière.
Ce n'est pas la première carte 3D de l'Univers: le Sloan Digital Sky Survey en a créé une en 2006 avec une couverture jusqu'à cinq milliards d'années-lumière, et elle a été mise à jour l'année dernière, et une vidéo volée a été créée, que vous pouvez regarder ci-dessus. En outre, plus tôt cette année, l'Université d'Hawaï a créé une carte vidéo en 3D montrant la structure cosmique à grande échelle sur 300 millions d'années-lumière.
Mais le projet FastSound espère créer une carte 3D de l'Univers très éloigné en couvrant le volume de l'Univers à plus de dix milliards d'années-lumière. Le FMOS est un système de spectroscopie à champ large qui permet la spectroscopie proche infrarouge de plus de 100 objets à la fois, avec un champ de vision exceptionnellement large lorsqu'il est combiné avec la puissance de collecte de lumière du miroir primaire de 8,2 mètres du télescope.
La carte publiée aujourd'hui n'est que la première de FastSound. La carte finale en 3D de l'Univers lointain mesurera précisément le mouvement des galaxies, puis mesurera le taux de croissance de la structure à grande échelle comme test de la théorie générale de la relativité d'Einstein.
Bien que les scientifiques sachent que l'expansion de l'Univers s'accélère, ils ne savent pas pourquoi - que ce soit à partir de l'énergie sombre ou si la gravité à des échelles cosmologiques peut différer de celle de la relativité générale, ce mystère est l'une des plus grandes questions de la physique contemporaine et astronomie. Une comparaison de la carte 3D du jeune univers avec les prédictions de la relativité générale pourrait éventuellement révéler le mécanisme de la mystérieuse accélération de l'univers.
L'équipe a déclaré que sa carte 3D présentée dans ce communiqué utilise une mesure de la distance «comoving» plutôt que la distance de déplacement léger. Ils ont expliqué:
La distance parcourue par la lumière se réfère au temps qui s'est écoulé depuis l'époque de la galaxie lointaine observée jusqu'à nos jours, multiplié par la vitesse de la lumière. Étant donné que la vitesse de la lumière est toujours constante pour tout observateur, elle décrit la distance du chemin parcouru par un photon. Cependant, l'expansion de l'Univers augmente la longueur du chemin parcouru par le photon dans le passé. La distance de rapprochement, la distance géométrique dans l'Univers actuel, prend en compte cet effet. Par conséquent, la distance de déplacement est toujours supérieure à la distance de déplacement de lumière correspondante.
Dans l'image de plomb ci-dessus de FastSound, les couleurs des galaxies indiquent leur taux de formation d'étoiles, c'est-à-dire la masse totale des étoiles produites dans une galaxie chaque année. La gradation de la couleur de fond représente la densité numérique des galaxies; la distribution de masse sous-jacente (qui est dominée par la matière noire invisible qui représente environ 30% de l'énergie totale dans l'Univers) et à quoi cela ressemblerait si nous pouvions le voir. La partie inférieure de la figure montre les emplacements relatifs des régions FastSound et Sloan Digital Sky Survey (SDSS), indiquant que le projet FastSound cartographie un univers plus éloigné que la carte 3D SDSS de l'univers proche.
Source: Télescope Subaru
