Astronomie : un mystérieux Flux Noir attire l'univers de plus en plus vite vers lui...
L’Univers dessine une sorte de toile cosmique. Les astronomes pensent que les amas de galaxies se développent aux intersections. Crédits: Springel et al.,Virgo Consortium
Comme si les mystères de la matière noire et de l'énergie noire n'étaient pas assez frustrants, un autre puzzle cosmique déroutant a été découvert.
Des galaxies entières de matières dans l'univers semblent se déplacer à des vitesses très élevées et dans une direction uniforme qui ne peut être expliquée par aucune des forces gravitationnelles connues dans l'univers observable. Les astronomes appellent le phénomène "Flux Noir" (The Dark Flow).
"La chose qui tire cette matière doit être en dehors de l'univers observable", concluent les chercheurs.
Lorsque les scientifiques parlent de l'univers observable, ils ne parle pas seulement d'aussi loin que l'œil peut voir, ou même le télescope le plus puissant. En fait, il y a une limite fondamentale qui fait que nous ne pourrons jamais observer une grande partie de l'univers, quelle que soit l'avancée de nos instruments visuels. L'univers est supposé s'être formé il y a environ 13,7 milliards d'années. Donc, même si la lumière a commencé à voyager vers nous immédiatement après le Big Bang, le plus éloigné que nous pourrons jamais obtenir est de 13,7 milliards d'années-lumière de distance. Il peut y avoir des parties de l'univers qui sont plus loin (nous ne pouvons pas connaître l'ampleur de tout l'univers), mais nous ne pouvons pas voir plus loin que la lumière pouvant se déplacer sur l'âge de l'univers entier...
Images en fausses couleurs du "bullet cluster". En bleu la matière noire associée aux amas de galaxies, en rouge les gaz chauds émettant des rayons x (Crédit : NASA).
L'amas de galaxies 1E0657-56, dit encore le « bullet cluster », est en fait un groupe de deux amas de galaxies entrés en collision il y a 150 millions d’années. Le « bullet cluster », ou encore « amas du boulet » et même « amas de la boulette » pour certains astrophysiciens, est devenu célèbre en 2006. Des chercheurs comme Maxim Markevitch ont annoncé alors qu’il constituait une preuve extrêmement convaincante de l’existence de la matière noire et, au contraire, une objection redoutable contre la théorie MOND invoquée comme explication alternative à cette même matière noire pour les courbes de rotation des galaxies et la stabilité des amas de galaxies. (précisions complémentaires à l'article, Ndt)
Mouvements mystérieux
Les scientifiques ont découvert le Flux par l'étude de certaines des plus grandes structures du cosmos : les amas géants de galaxies. Ces grappes sont des conglomérats d'environ un millier de galaxies (1 galaxie comporte des millions de soleils), ainsi que du gaz très chaud qui émet des rayons X. En observant l'interaction des rayons X avec le fond diffus cosmologique (CMB), qui est un rayonnement fossile du Big Bang, les scientifiques peuvent étudier le mouvement des amas.
Les rayons X dispercent les photons dans le CMB, en modifiant leurs températures avec un effet connu sous le nom Kinématique Sunyaev-Zel'dovich (SZ). Cet effet n'a pas été observé dans le suivi des amas de galaxies auparavant, mais une équipe de chercheurs dirigée par Alexander Kashlinsky, un astrophysicien de la NASA Goddard Space Flight Center à Greenbelt, Maryland, l'a trouvé quand ils ont étudié un vaste catalogue de 700 amas, en cherchant jusqu'à 6 milliards d'années-lumière, soit la moitié de l'univers. Ils ont comparé ce catalogue à la carte de la CMB prise par la NASA Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) par satellite.
Ils ont découvert que les amas se sont déplacés de près de 2.000.000 mph (3,2 millions de kilomètres par heure !) vers une région dans le ciel entre les constellations de Centaurus et Vela. Ce mouvement est différent de l'expansion vers l'extérieur de l'univers (qui est accéléré par la force appelée énergie noire).
" Nous avons trouvé une vitesse très importante, et, en outre, cette vitesse ne diminue pas avec la distance, aussi loin que nous pouvons mesurer ", a dit Kashlinsky SPACE.com. " La matière dans l'univers observable ne peut pas produire le débit que nous mesurons."
Image de la zone par le télescope Magellan de 6,5 mètres au Chili. L’énorme force de gravitation de l’amas récemment découvert forme un mirage cosmique, visible sous la forme d’un arc au centre de l’image. Crédits : Werner et al. 2007
Bulle inflationniste
Les scientifiques en ont déduit que tout ce qui dirige les mouvements des amas doit se situer au-delà de l'univers connu.
Une théorie appelée inflation pose que l'univers que nous voyons est juste une petite bulle d'espace-temps qui s'est rapidement étendue après le Big Bang. Il pourrait y avoir d'autres parties du cosmos au-delà de cette bulle que nous ne pouvons pas voir.
Dans ces régions, l'espace-temps peut être très différent, et probablement ne contient ni étoiles et ni galaxies (qui ne se forment qu'en raison du modèle de densité de masse dans notre bulle). Il pourrait s'agir de géants, de structures massives beaucoup plus grandes que quelque chose comme notre propre univers observable. Ces structures sont ce que les chercheurs soupçonnent d'exister en attirant sur eux les amas de galaxies, ce qui provoque le Flux Noir.
« Les structures responsables de cette situation ont été poussés si loin par l'inflation, je pourrai estimer qu'elles peuvent être à des centaines de milliards d'années-lumière de distance, que nous ne pouvons pas voir, même avec les plus puissants télescopes, car la lumière émise ne nous aurait pas (encore) atteint avec l'âge de l'univers, " dit Kashlinsky dans une entrevue téléphonique. « Plus probablement, pour créer un tel flux cohérent il doit y avoir des structures très étranges, peut-être un peu d'espace-temps déformé. Mais ce n'est que pure spéculation."
L'amas galactique 1E 0657-56 (connu sous Bullet Cluster) situé à 3.8 milliards d'années lumière. C'est un des centaines d'amas qui apparaissent comme attirés au loin par un mystérieux flux cosmique.
CREDIT: NASA/STScI/Magellan/U.Arizona/D.Clowe et al.
Etonnante découverte
Bien que la théorie de l'inflation prévoit de nombreuses diverses facettes de l'univers lointain, peu de scientifiques ont prédit le Flux Noir.
" C'était vraiment surprenant pour nous, et je soupçonne pour tout le monde également," a déclaré Kashlinsky. " Pour certains modèles particuliers de la théorie de l'inflation nous pouvons nous attendre à ces types de structures, et il y avait quelques suggestions dans la littérature qui n'ont pas été prises au sérieux, je pense jusqu'à présent."
"Cette découverte pourrait aider les scientifiques à savoir ce qu'il s'est passé dans l'univers avant l'inflation, et ce qui se passe dans ces domaines inaccessibles, que nous ne pouvons pas voir ".
Sources : http://www.space.com/5878-mysterious-dark-flow-discovered-space.html
Via : http://www.7jeudis.com/flux-noir,
MAJ 09-08-2015 : Nouvelle publication sur ce sujet en novembre 2014 : http://arxiv.org/pdf/1411.4180.pdf
Conclusions
We have computed the dipole at the cluster locations using the same techniques for WMAP and Planck. We find a “dark flow” signal which correlates with X-ray properties, and is therefore likely related to cluster gas, and not to the primary CMB, foregrounds or noise. The results are in excellent agreement with our earlier findings and are consistent both in WMAP 9 yr and in Planck 1 yr. Those instruments used different scanning strategies, which resulted in different systematics and, while small differences remain, the close agreement is reassuring of the real nature of the dipole signal. Specifically we found that:
• The dipole at the zero monopole aperture remains at cluster positions at the same level as in KAEEK.
• The dipole at cluster positions correlates with the TSZ monopole, a proxy for X-ray luminosity.
• The signal is consistent among the different multi-year WMAP integration filters and with all Planck frequencies, except for a small, typically ∼ 1σ, offset at 30 GHz.
• The noise of the measurement in our filtered maps is in good agreement with the analytical and numerical theory developed in AKEKE and summarized here.
• The overall statistical significance of the dipole signal in WMAP is similar to that found in KAEEK, and is larger for Planck than for WMAP.
• Within the uncertainties the signal points in the direction of the all-sky CMB dipole.
• If one accepts the KSZ interpretation of the detected statistically significant signal the equivalent velocity is ∼ 600 − 1, 000km/s, within the systematic and statistical calibration uncertainties discussed by Kashlinsky et al. (2009), KAEEK and Atrio-Barandela et al. (2012).
" Nous avons calculé le dipôle aux endroits du cluster (concentration, densité, conglomérat, grappe) en utilisant les mêmes techniques de WMAP et Planck. Nous trouvons un signal "flux noir" qui est en corrélation avec les propriétés des rayons X, et est donc probablement lié au cluster (concentration) de gaz, et non au CMB primaire, aux avant-plans ou au bruit. Les résultats sont en excellent accord avec nos résultats antérieurs et sont compatibles à la fois sur les 9 ans de WMAP et à Planck sur 1 an. Ces instruments ont utilisé différentes stratégies de numérisation, qui ont abouti à différentes systématiques et, tandis que les petites différences demeurent, l'accord proche est rassurant sur la nature réelle du signal du dipôle. (leurs estimations semblent vérifiées pour l'instant...). "
Traduction : Yves Herbo - S,F,H, 08-2012, MAJ 09-08-2015
