I – Historique :
Monsieur Daniel Pomaréde, astrophysicien à l’IRFU (Institut de Recherche sur les lois Fondamentales de l’Univers à Saclay), cosmographe, a participé à la découverte et cartographié Laniakea et Ho’oleilana qui sont de grandes structures de l’univers.
Sa conférence, ce soir, s’articule autour de trois parties :
l’ historique, la découverte de Laniakea enfin celle de Ho’oleilana.
Hommage aux précurseurs Hubble, Humason, Sandage chercheurs au mont Wilson et au mont Palomar. Ils sont à l’origine de la vision d’ un univers en expansion gouverné par la loi de Hubble : les galaxies s’éloignent les unes des autres à une vitesse proportionnelle à leur distance respective.
Cette loi permet de déterminer l’âge de l’univers.
De plus, Hubble a repoussé les limites de la cartographie de l’univers par ses observations.
D’autres Astrophysiciens ont mis en évidence des déviations par rapport à la loi de Hubble. Perturbations dues à la gravitation et la distribution des galaxies à grande échelle.
En 1946, Georges Gamov : les galaxies s’organisent en méta structures et tournent autour d’un centre de gravité commun.
Dans les années 1950, Véra Rubin étudie dans les catalogues de galaxies. Elle met en évidence un lieu où des vitesses de galaxie ont des valeurs non prévues par la loi de Hubble. Après un échec notoire devant l’American Astrophysical Society, elle démarre une thèse avec Georges Gamov sur la distribution des galaxies. Sur 96 galaxies étudiées; mise en évidence d’un mouvement d’ensemble de ces galaxies de plusieurs centaines de km/s. (400km/s).
Pionnière des courants cosmiques et de l’ étude du déplacement des galaxies.
En 1953 Gérard de Vaucouleurs découvre le superamas local.
Dans les années 1980, Valérie de Lapparent, Margaret Geller et John Huchra : structure à grande échelle dans la distribution des galaxies.
Dans cette cartographie, toile cosmique en 3D avec un nœud au niveau de l’amas de galaxies dans la constellation de la Chevelure de Bérénice.
Autour de ce nœud se rencontre des filaments dont un qui vient vers nous, un autre rejoint une structure importante le Grand Mur et autour de nombreux vides.
En 1988 « les 7 samouraïs », Lynden-Bell, Faber, Burstein, Davies, Dressler, Terlevich, Wegner, découvrent le Grand Attracteur.
Observations des vecteurs vitesses de 400 galaxies. Ces vecteurs vitesses s’éloignent de nous car nous ne mesurons que la composante radiale. En vérité elles vont dans toutes les directions de l’espace.
Sur la carte, C pour amas du Centaure, H pour amas de l’Hydre, ils ont donné le nom à cette région de Grand Attracteur. Ces courants cosmiques convergent vers une zone située à 200 millions AL dans la direction du Centaure.
En 1965, à l’aide de l’antenne cornet de Holmdel Arno Penzias et Robert W. Wilson trouvent un bruit de fond irréductible venant de toutes les directions et découvrent la lumière de fond cosmologique (prix Nobel 1978).
C’est un rayonnement isotrope avec une température de 2,7 Kelvin.
Elle sert de référentiel et nous allons pouvoir mesurer notre propre vitesse.
Le fond diffus cosmologique est un rayonnement : première lumière de l’univers émise contenant des informations sur sa structure primordiale.
Sur cette carte en rouge les endroits les plus denses et les plus chauds : formation des galaxies, des amas de galaxies, des filaments et en bleu les endroits moins denses et les plus froids ce sont les vides.
Dipôle dans les mesures fines de ce rayonnement du fond diffus cosmologique.
Si nous faisons l’hypothèse que nous sommes en mouvement dans l’univers, les longueurs d’onde reçues vont être raccourcis et dans la direction opposée elles sont agrandies. Cela se traduit à 180° par une forme de dipôle.
En 2006, Georges Smoot prix Nobel : première expérience, à bord d’un avion U2 et d’un radiomètre perçoit cette première formation du dipôle.
Lors d’une seconde expérience avec le satellite COBE, ce dipôle est photographié.
Nous nous déplaçons dans l’univers à environ 630 km/s.
Petit groupe de travail avec:
Brent Tully : Professeur à l’université d’Hawaï, (Relation Tully-Fischer) : distance des galaxies, mesure de la constante de Hubble et les cartographies,
Hélène Courtois Professeur à l’université de Lyon,
Yehuda Hoffman Théoricien de l’université Hébraïque de Jérusalem,
Daniel Pomarède Spécialiste de la visualisation et de la cartographie.
Daniel Pomarède : développe un logiciel de visualisation interactive de données en 3D. Il utilise le système de coordonnées super galactiques qui a été proposé par Gérard de Vaucouleurs.
Les positions sont exprimées en km/s. Ses schémas permettent de s’affranchir de la constante de Hubble. La carte va de 0 à 8000 km/s ou de 0 à 107 Mps ou de 0 à 348 millions d’années lumière (AL).
II – Découverte de Laniakea
Visualisation d’objets de l’univers locale.
Cube de 900 km/s de large, soit 12 millions de Parsecs ou 40 millions d’année lumière. Dans le plan nous visualisons de nombreux objets.
1- En haut de ce plan : vide local découvert par Brent Tully (années 1980), quelques galaxies isolées.
2- Face à ce plan, des groupes de galaxies, en son centre : groupe local avec une composante associée à la Voie Lactée suivi d’ un cortège satellite de galaxies naines et avec une autre composante associée à la galaxie d’Andromède. Entre la galaxie d’Andromède et la Voie Lactées, nous avons 2 millions AL.
3- Autres groupes Messier 81, Messier 101, Centaurus A….
Le vide est en expansion attiré par les structures voisines.
Agrandissement du cube : 2000 km/s soit 27 Mps ou 87 millions AL.
Apparition d’un amas très important de galaxies dans la constellation de la Vierge. Amas contenant environ 2000 galaxies qui nous attire par gravitation mais s’éloigne de nous à 1200 km/s à cause de l’expansion de l’univers.
Surface d’énergie nulle : lieu d’équilibre entre la gravitation et l’expansion de l’univers.
Toutes les galaxies à l’intérieur de cette sphère vont tomber sur l’amas de la Vierge.
En dehors de cette surface, aucune structure n’est attirée, c’est le cas de notre Voie Lactée et de la galaxie d’Andromède.
Nous n’appartenons donc pas au super amas de la Vierge.
Rubin et Ford travaillaient sur 96 galaxies; les 7 samouraïs : un catalogue de 400 galaxies;
Courtois et Tully démarre : nouveau catalogue (Cosmicflows-1) avec 1700 galaxies.
Le petit groupe avec Daniel Pomarède : Analyse et cartographie issue de ce premier catalogue donnant lieu à un premier article en 2013 publié dans Astronomical Journal.
Observation de la Voie Lacté, l’amas de la Vierge, les points blancs sont des galaxies, les vecteurs vitesses en bleu pointent vers nous, les vecteurs vitesses en rouge s’éloignent de nous.
Le but : reconstruire le champ de vitesse et celui de densité à partir des vitesses de ces 1700 galaxies.
Le fond coloré nous indique une tranche du champ de densité peu dense vers les couleurs bleu foncé et se densifie progressivement vers les couleurs rouges.
Reconstitution du vide local en analysant les vitesses.
Évacuation des vides locaux : Direction de la matière vers les parties les plus denses. Elle suit des filaments et se dirige vers des attracteurs.
Le Grand Attracteur dans la région de l’amas du Centaure.
Sur ces cartes sont représentés la Voie Lactée, l’amas de la Vierge en dézoomant, apparition d’une structure filamentaire avec cinq filaments qui semblent converger vers l’amas du Centaure.
A l’aide du logiciel de Daniel Pomarède : reconstruction du champ de densité et du champ de vitesse. Il apparait le Grand Attracteur grâce aux 1 700 vecteurs. Tout l’univers local est attiré par ce Grand Attracteur.
Evolution de Cosmicflows-1 et Cosmicflows-2
– Cosmicflows-1 : 1 700 galaxies, va jusqu’à l’amas du Centaure. –
– Cosmicflows-2 : 8 000 galaxies, va permettre la découverte de Laniakea.
Cube de 1,4 Milliards d’année lumière de coté.
Observation du Grand Mur et de la chaine d’amas de Persée-Poisson.
Laniakea nom Hawaïen mot interprété comme « Horizon Céleste Immense ou Paradis incommensurable »
Dans ce cube de 1,4 milliard d’AL, la Voie Lactée est au centre à l’origine (0,0).
Délimitation d’une région de l’univers ou des lignes de courants convergent en un lieu unique.
En dehors de cette zone, nous pensons avoir découvert un attracteur unique.
Une frontière autour de notre zone nous sépare du Grand Mur, de Percé-Poisson.
Un attracteur lié avec la concentration de Chapelet comprenant 28 amas de galaxies.
Lorsque nous passons en 3D, observation d’une structure fermée dans toutes les directions contenant la Voie Lactée, le super amas de la Vierge, le super amas Hydra du Centaure, et le super amas Norma-Pavo-Indus.
Frontière de cette structure : délimitation d’une région de 160 Mps soit 500 millions d’AL et de 1017 masse solaire.
Pas d’information directe sur La zone grisée ou zone d’obscuration galactique, zone cachée derrière notre galaxie.
A partir de cette enveloppe, recherche du nombre de galaxies.
Observation du Grand Attracteur et des filaments qui se dirigent vers lui dont ceux de la Règle et du Pan Indien.
Daniel Pomarède nous donne ensuite quelques études après la découverte de Laniakea.
Reconstruction de la toile cosmique en utilisant les informations contenues dans les vecteurs vitesse. Analyse du tenseur de cisaillement.
En rouge, effondrement de la matière dans toutes les directions, observation des nœuds de la toile cosmique.
Dans les endroits blancs sites vides, nous avons une expansion sur les trois axes.
Enfin filaments avec deux collapses et expansion dans la direction opposée.
Autre expérience : Découverte d’un lieu nommé Dipôle Repeller sur la toile cosmique, il représente un vide situé à l’opposé de notre vecteur vitesse.
C’est comme s’il nous repoussait d’où son nom de Répulseur.
Avec Cosmicflows-3 (18000 galaxies) :
Observation de la convergence vers l’amas de Shapley, le dipôle de Repeller et la découverte d’un deuxième Répulseur.
C’est le Cold Spot Point trop froid et trop grand du fond diffus cosmologique (vide géant).
Découverte d’un immense filament de 1,4 milliard AL (Mur du Pôle Sud).
III – Découverte de Ho’oleilana
Nom inspiré du chant hawaïen de la Création : «Des ténèbres profondes s’élevaient le murmure d’un réveil »
Publication du catalogue Cosmicflows-4 :
56 000 galaxies avec 8 méthodes de recherche différentes que l’on doit calibrer ensemble. Par exemple utilisation de 6 galaxies qui contiennent des masers, sorte de laser galactique permettant de mesurer précisément leurs distances.
Brent fait des visualisations de base: on y retrouve les principaux objets et le Grand Mur de Sloane.
Brent fait une coupe fine de ce Grand Mur : Observation d’ une sorte d’anneau d’un milliard AL correspondant aux oscillations acoustiques baryoniques, prédites en 1970 par Jim Peebles (prix Nobel 2019).
Dans l’univers primordial ,il y a eu des fluctuations aléatoires avec surdensité d’endroits contenant matière noire et baryonique.
Pendant 380.000 ans, l’univers avait la propriété d’un plasma subissant une contraction de la part de la gravitation, puis augmentation de la pression provoquant une extension. Il en résulte un système vibratoire avec production d’ondes acoustiques qui se propagent dans l’univers.
Refroidissement de l’univers : Formation des premiers atomes, disparition du plasma, émission de la lumière du fond diffus cosmologique, toutes ses vagues se sont retrouvées gelées avec des crêtes sur lesquelles la matière disponible plus importante forme des galaxies.
Recherche des excès dans la distribution des galaxies.
A 500 millions AL, nous devrions observer une sorte de coquille sphérique.
En 2005 on découvre le pic BAO.
Brent a observé la coquille sphérique et détermine son centre, son rayon et son épaisseur.
Avec ces observations Daniel Pomarède peut visualiser en 3D cette structure : Les galaxies sont visualisées en rouge avec en son centre l’amas du Bouvier.
Autour de cette coquille, observation des superamas de galaxies.
En conclusion, Daniel Pomarède nous présente cette vue d’artiste réalisé par Frédéric Durillon, représentant les quatre découvertes la voie Lactée, le volume de Laniakea avec 500 millions AL, le Mur du Pôle Sud, la région du Répulseur du dipôle et enfin l’immense structure de 1 milliard AL : L’Ho’ oleilana.
Nous remercions chaleureusement notre conférencier pour son intervention passionnante, ainsi que Claude D pour le compte rendu.
@Michel
