Cordes cosmiques : première preuve de leur existence dans une mystérieuse paire de galaxies ?

Une étrange paire de galaxies pourrait détenir la première preuve de l’existence des « cordes cosmiques », ces mystérieuses et hypothétiques structures nées de la transition de phase résultant de la rupture de symétrie de l’Univers primitif. Une des deux galaxies en question, en effet, serait en réalité le reflet de l’autre — un effet d’optique provoqué par une lentille gravitationnelle, elle-même engendrée par une corde cosmique.

Les cordes cosmiques sont des objets hypothétiques filiformes (c’est-à-dire unidimensionnels) présents en très faibles quantités dans l’Univers. Il s’agirait de sortes de « cicatrices » ou de fissures formées lors de la transition de phase de l’Univers primordial, lors de la rupture de symétrie. À peine plus épaisses qu’un proton, elles seraient si longues qu’elles pourraient s’étendre à travers tout l’Univers observable, voire plus loin encore. Elles seraient aussi incroyablement denses et massives. À ne pas confondre avec les cordes évoquées dans la fameuse « théorie des cordes », qui sont fondamentalement différentes et beaucoup plus petites (de l’ordre de la longueur de Planck).

Lorsque les cordes cosmiques évoluent depuis des échelles plus petites vers des échelles plus grandes, elles sèment des perturbations dans la répartition de la densité de la matière et de l’énergie dans l’Univers. Les interactions gravitationnelles qui les entourent font qu’elles attirent la matière ou l’énergie avoisinante. Bien que différents phénomènes cosmiques semblent suggérer leur existence, rien n’a pour l’instant pu être confirmé et aucune corde cosmique n’a jamais été directement observée. Des chercheurs de l’Institut indien d’astrophysique, de l’Institut d’astronomie de Sternberg et de l’Université nationale d’Urdu, sont peut-être enfin parvenus à en détecter.

Un effet de miroir

Pour la détection de cordes cosmiques, les astrophysiciens se basent sur deux méthodes principales. La première repose sur l’analyse anisotropique du fond diffus cosmologique, un rayonnement électromagnétique très homogène, observable dans toutes les directions du ciel. La seconde consiste à analyser des sélections de chaînes d’événements de lentilles gravitationnelles (comme des paires de galaxies) susceptibles d’être engendrés par des cordes cosmiques.

Sur la base de ces techniques, une chaîne candidate à haut degré de fiabilité a été identifiée, baptisée CSc-1. Ses objets possèdent des magnitudes allant de 19,7 à 23 et ne peuvent être détectés que par de grands et puissants télescopes stables. Par le biais d’analyses photométriques et spectroscopiques, l’objet le plus lumineux de la chaîne a été sélectionné : une paire de galaxies portant le nom de code SDSSJ110429-A,B.

D’après le rapport prépublié sur la plateforme arXiv, les résultats d’observations et de modélisations indiquent une forte probabilité de la présence d’une corde cosmique. La paire serait en réalité une seule et même galaxie, reflétée à nos yeux dans le cosmos sous l’effet de lentille gravitationnelle engendré par une potentielle corde cosmique. À proximité de la galaxie, l’espace-temps s’incurve fortement vers la zone la plus dense, c’est-à-dire vers la corde. Pour l’analogie, c’est comme si on plaçait un objet lourd au centre d’un trampoline. Lorsque la lumière de cette galaxie passe à travers cette zone, elle est déviée et produit un effet de miroir. Du point de vue de l’observateur lointain, il en résulte deux objets.

Si la forme (lumière) de l’objet situé en arrière-plan est déformée par rapport à celle située au premier plan (ou s’il y a un décalage entre les deux images), il pourrait s’agir de deux galaxies distinctes. Or, il n’y a ici aucune déformation ou aucun décalage pour SDSSJ110429-A,B. D’après les analyses des chercheurs, les deux affichent des spectres lumineux, une taille et une forme quasiment identiques. En outre, d’autres paires galactiques localisées dans la chaîne CSc-1 semblent présenter des propriétés similaires.

Cependant, ces résultats ne concordent pas entièrement aux modèles théoriques précédemment mentionnés. En effet, la plupart des modèles antérieurs sont basés sur des cordes droites. Toutefois, SDSSJ110429-A,B pourrait correspondre, en considérant que l’orientation ou la courbure de la corde cosmique peut être différente. La différence d’angle observée entre les deux galaxies pourrait quant à elle être expliquée par le fait que la corde puisse être fortement inclinée par rapport à ligne de visée de l’observateur, ou pliée dans le plan de l’image. « Notre modélisation de données d’observation dans CSc-1 montre qu’un grand nombre de paires peuvent s’expliquer par la géométrie complexe d’une corde cosmique », expliquent les chercheurs dans leur document. « Considérer un modèle de corde cosmique avec une courbure pourrait améliorer la recherche de candidats à un événement de lentille gravitationnelle », concluent-ils.

Source : arXiv