Si l’Univers était un fromage à trou, nous serions dans l’un de ses trous

Voici de nouvelles preuves que notre galaxie se trouve dans un énorme vide et cela pourrait aider à régler un désaccord sur le rythme avec lequel l’Univers s’étend.

Une nouvelle étude contredit l’hypothèse basique sur la particularité de notre place dans le cosmos et nous suggère que nous sommes dans ce qui pourrait être le plus grand vide connu de l’Univers.

Pour rappel, notre adresse cosmique, si jamais vous entreteniez une correspondance avec des créatures situées au-delà de notre galaxie : Terre, Système Solaire, bras d’Orion, Galaxie la Voie lactée, groupe local, Amas de la Vierge, superamas local, l’Univers (…)

Les chercheurs ont tendance à agir sur l’idée fondamentale qu’il n’y a rien de spécial sur notre époque et notre place dans la nature jusqu’à ce que nous ayons des raisons de penser autrement. Cette hypothèse, basée sur le principe cosmologique, que la répartition de la matière à travers l’espace est relativement homogène même si on l’observe d’une distance suffisamment grande, signifie que, lorsque nous levons les yeux, notre point de vue sur l’Univers ne devrait pas être considéré comme particulièrement unique.

Sur des échelles supérieures à environ 250 millions d’années-lumière, c’est généralement vrai, mais à un moment donné, l’Univers commence à ressembler à un gruyère fromage à trou.

Les trous (ou les vides) dans la répartition de la matière peuvent exister à différentes échelles, des écarts dans lesquelles nous nous attendons à trouver des étoiles au milieu d’une galaxie à des collections entières de vides qui donnent l’apparence d’un point froid de 1,8 milliard d’années de large dans le fond diffus cosmologique.

Avec le concept de matière noire, cela donne l’image d’un Univers composé de grappes (amas) de galaxies liées par de longs filaments invisibles, avec entre elles des bulles contenant beaucoup moins de matière.

Image d’entête, un exemple de représentation informatisée de la distribution de la matière dans l’univers, réparti dans une « toile cosmique  » de filaments, à partir d’une simulation de la matière noire à grande échelle, la simulation du Bolchoï. (Anatoly Klypin et Joel Primack) et ci-dessous par la Millennium Simulation. (Millennium Simulation Project)

L’idée que la Voie lactée se trouve dans une zone plutôt désertique que dans un “centre urbain cosmique” a été proposée en 2012 par les astronomes Ryan Keenan, Amy Barger et Lennox Cowie, qui ont publié leurs recherches sur ce que l’on appelle maintenant le vide KBC (KBC void).

Leurs calculs ont estimé que le vide pourrait être très important. D’environ 1 milliard d’années-lumière de diamètre, il serait sept fois plus grand qu’un vide moyen, le plaçant au même niveau que le plus grand vide connu de l’Univers.

L’un des étudiants de Barger, Ben Hoscheit de l’université du Wisconsin à Madison, a réévalué ses précédents travaux, montrant que les variations de la structure de l’univers primaire (à ses débuts) correspondent toujours à leurs observations.

Selon Amy Barger, du département de physique et d’astronomie de l’université d’Hawaï :

Ce que Ben a montré, c’est que le profil de densité que Keenan a mesuré est compatible avec les observables cosmologiques.

Cette cohérence est importante, le fait que nous nous trouvons probablement dans un vide affecte la façon dont nous déterminons un important facteur cosmologique, la constante de Hubble.

La constante de Hubble est un chiffre, souvent débattu, qui décrit comment l’univers s’étend, estimé en mesurant la façon dont la lumière provenant d’objets éloignés s’étire au fur et à mesure de leur déplacement et ensuite, en fonction de la distance à laquelle ils se trouvent.

Bien que nous sachions depuis près d’un siècle que l’Univers est en expansion, au cours des dernières décennies, différents calculs sur la constante ont suggéré que le taux d’expansion était plus lent dans l’univers primitif.

Selon Hoscheit :

Peu importe la technique que vous utilisez, vous devriez avoir la même valeur pour le taux d’expansion de l’Univers aujourd’hui.

Ces chiffres sont basés sur le principe cosmologique, donc s’il y a quelque chose d’un peu différent concernant notre place dans l’Univers, il faudra peut-être prendre en compte cette différence. Par exemple, une constante mesurée par le télescope spatial Hubble repose sur des supernovae qui explosent dans des galaxies à proximité (et donc à proximité dans le temps) avec une quantité d’énergie prévisible. Les mesures effectuées à l’aide des données obtenues par l’observatoire spatial Planck utilisent plutôt le fond diffus cosmologique (ou fond cosmique de micro-ondes).

La carte ci-dessous présente la plus ancienne lumière dans notre univers, comme elle a été détectée avec la plus grande précision par la mission Planck. La lumière antique, appelée le fond diffus cosmologique, a été imprimée sur le ciel quand l’univers avait 370 000 ans. Elle montre les minuscules fluctuations de température qui correspondent aux régions aux densités légèrement différentes, représentant les graines de toute la future structure : les étoiles et les galaxies d’aujourd’hui.

L’une des interprétations de cette différence est que l’Univers s’est étendu plus lentement lorsque le rayonnement du fond diffus cosmologique a été émis, lorsque l’Univers était jeune, et il s’étend maintenant plus rapidement. L’autre interprétation est que la constante n’est pas la même localement que dans la distance.

On pense que les petites différences de température dans le fond diffus cosmologique représentent des structures à grande échelle dans l’univers, comme des amas de galaxies entourant des vides. Ce sont ces petites bulles que Hoscheit a observées et selon lui :

Les photons du fond diffus cosmologique encodent une image de l’Univers à ses tout début. Mais, en fait, ces petites différences de température sont exactement ce qui nous permet de déduire la constante de Hubble à travers cette technique cosmique.

Hoscheit a présenté ses conclusions lors d’une récente réunion de l’American Astronomical Society, donc elles doivent encore passer par le processus d’évaluations par les pairs (peer-reviewed). En gardant tout cela à l’esprit, le vide KBC et son rôle dans la constante de Hubble sont encore loin d’être établis. Il n’exclut pas non plus un univers qui accélère son expansion, même s’il introduit des questions sur la façon dont nous devrions la calculer.

Dans tous les cas, les travaux de Hoscheit montrent qu’il n’y a aucune observation que nous puissions faire pour montrer que l’hypothèse du vide… est vide.

L’étude présentée lors de la 230e réunion de l’American Astronomical Society à Austin et présentée sur le site de l’université du Wisconsin à Madison : Celestial boondocks : Study supports the idea that we live in a void.