Dans l’Univers, les filaments cosmiques sont eux aussi en rotation

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| AIP/A. Khalatyan/J. Fohlmeister

Si les modèles de formation cosmique tendent à montrer que la quasi-totalité des objets de l’Univers a un mouvement de rotation, les astrophysiciens n’étaient pas certains que cela concernait également les plus grosses structures comme les amas géants de galaxies et la toile qui les relie. Cependant, une équipe de chercheurs a récemment montré que les filaments cosmiques — de gigantesques « tubes » de galaxies — pouvaient également tourner sur eux-mêmes.

Selon une nouvelle étude, des filaments de galaxies mesurant jusqu’à des centaines de millions d’années-lumière pourraient être les plus gros objets en rotation de l’Univers. Les corps célestes tournent souvent, des planètes aux étoiles en passant par les galaxies. Cependant, les amas géants de galaxies tournent souvent très lentement, voire pas du tout, et certains chercheurs pensaient que c’était à ce niveau que la rotation pouvait se terminer aux échelles cosmiques, explique Noam Libeskind, cosmologue à l’Institut Leibniz d’astrophysique de Potsdam en Allemagne.

Des filaments cosmiques en rotation

Mais dans leur nouvelle recherche, Libeskind et ses collègues ont découvert que des filaments cosmiques, ou de gigantesques tubes constitués de galaxies, tournaient apparemment. « Il y a des structures si vastes que des galaxies entières ne sont que des grains de poussière. Ces énormes filaments sont beaucoup, beaucoup plus gros que des amas », indique Libeskind.

Des recherches antérieures ont suggéré qu’après la naissance de l’Univers il y a environ 13.8 milliards d’années, une grande partie du gaz qui compose la majeure partie de la matière connue du cosmos s’est effondrée pour former des structures colossales. Ces structures se sont ensuite séparées pour former les filaments d’une vaste toile cosmique.

graphique courbe rotation filaments
La vitesse de rotation des filaments en fonction de la distance entre les galaxies et l’axe du filament. La vitesse de rotation est calculée par c × Δz, où z est la différence de décalage vers le rouge des galaxies à une distance donnée par rapport au décalage vers le rouge du filament. La distance des galaxies par rapport à l’axe du filament dans la région de récession est affichée en rouge et des valeurs positives sont attribuées, tandis que la distance des galaxies dans la région d’approche est marquée en bleu et des valeurs négatives sont attribuées. Les barres d’erreur représentent l’écart type par rapport à la moyenne. © Peng Wang et al. 2021

À l’aide des données du Sloan Digital Sky Survey, les astrophysiciens ont examiné plus de 17 000 filaments, analysant la vitesse à laquelle les galaxies composant ces tubes géants se déplaçaient dans chaque filament. Les auteurs ont découvert que la façon dont ces galaxies se déplaçaient suggérait qu’elles tournaient autour de l’axe central de chaque filament.

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Une rotation encore inexpliquée

La vitesse la plus élevée observée par les chercheurs pour des galaxies tournant autour du centre des filaments était de 360 000 km/h. Les auteurs notent qu’ils ne suggèrent pas que chaque filament de l’Univers tourne, mais que les filaments en rotation semblent exister. La grande question est : « Pourquoi tournent-ils ? » dit Libeskind. Le Big Bang n’aurait pas doté l’Univers d’un spin primordial. En tant que tel, ce qui a provoqué la rotation de ces filaments doit avoir son origine plus tard dans l’histoire, au fur et à mesure que les structures se sont formées.

Une explication possible de cette rotation est que, comme les puissants champs gravitationnels de ces filaments ont poussé le gaz, la poussière et d’autres matériaux à s’effondrer ensemble, les forces de cisaillement résultantes ont pu faire tourner ce matériau. Pourtant, pour le moment, nous ne savons pas vraiment ce qui peut provoquer un couple à cette échelle, indique Libeskind.

Sources : Nature Astronomy

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