Tout savoir sur les amas de galaxies et actualités

galaxy clusters

Peut-on calculer la masse d’un amas de galaxies ?

— Actualités du 28 octobre 2018 —

On pourrait essayer de représenter la masse d’un amas de galaxies par rapport à la masse de la Voie Lactée. Mais le problème est qu’on ne connaît pas vraiment la masse de la Voie Lactée. On a quelques approximations, mais on ne connaît même pas la taille réelle de la Voie Lactée, ni le nombre d’étoiles qu’elle contient. Il n’y a pas vraiment de consensus et différentes études ont fourni des chiffres qui peuvent varier énormément. Notre galaxie aurait un diamètre situé entre 100000 et 180000 années-lumière. Elle contiendrait entre 100 milliards et 400 milliards d’étoiles, et certaines estimations évoquent même 1000 milliards d’étoiles. Avec des fourchettes estimations aussi larges, une estimation de masse n’a pas beaucoup d’intérêt.

Une étude publiée en septembre propose d’estimer la masse de la Voie Lactée en observant le mouvement des galaxies en périphérie. Des dizaines de galaxies naines orbitent autour de notre galaxie, comme par exemple les deux nuages de Magellan. Avec cette méthode et en utilisant les données collectées par le satellite Gaia, l’équipe en charge de l’étude est arrivée à un chiffre d’un peu plus de 1000 milliards de masses solaires. Si on utilise ce chiffre, l’amas de galaxies Hypérion aurait une masse 1000 fois supérieure à la masse de la Voie Lactée. Il faut cependant avoir conscience que ces estimations pourraient être complètement fausses. C’est pour cela que le soleil est un bon étalon, car sa masse est beaucoup plus facile à déduire à partir de l’orbite de la Terre. La masse du soleil est un tout petit peu inférieure à 2×1030 kg.

Une immense structure est observée dans le jeune univers

— Actualités du 23 octobre 2018 —

En prenant des clichés à très longue exposition, le télescope spatial Hubble a notamment permis de découvrir de très anciennes galaxies qui ont émis leur lumière alors que l’univers n’était âgé que d’un milliard d’années. A cette époque de l’univers, les galaxies sont petites et peu structurées. Au cours des milliards d’années suivantes, la gravité va les faire grossir et leur donner une forme plus régulière. La taille d’une galaxie avec ses centaines de milliards d’étoiles donne déjà le vertige, mais la gravité structure aussi l’univers à beaucoup plus grande échelle. Elle lie les galaxies entre elles au sein d’amas et de super-amas.

La Voie lactée fait ainsi partie d’un groupe local d’une soixantaine de galaxies. Ce groupe fait lui-même partie du super-amas de la Vierge, qui fait lui-même partie d’une structure encore plus grande, appelée Laniakea. L’univers observable contiendrait ainsi plusieurs millions de ces superstructures, modelées à grande échelle par la gravité.

Une équipe d’astronomes européens vient d’observer à l’aide d’un des télescope du VLT un de ces gigantesques super-amas, qu’ils ont appelés Hypérion. L’âge d’Hypérion le rend particulier. Pour estimer depuis combien de temps une lumière a quitté sa source, les astronomes mesurent son décalage vers le rouge. Plus la source s’éloigne de nous, plus la lumière va se décaler vers de grandes longueur d’onde, par effet Doppler. Comme l’univers est en perpétuel expansion, une lumière qui nous apparait comme plus rouge que ce à quoi on pourrait s’attendre est donc très ancienne. La lumière d’Hypérion nous arrive justement avec un grand décalage vers le rouge. Cela nous permet d’estimer qu’il était déjà formé seulement 2,3 milliards d’années après le Big Bang.

Il s’agit de la plus grosse structure que nous avons observé dans un univers aussi jeune. Sa masse a ainsi été estimée à 1 million de milliards de fois celle du soleil. C’est un peu une surprise de trouver une structure aussi énorme au sein d’un univers encore jeune. Comme pour les jeunes galaxies, on imaginait qu’il faudrait quelques milliards d’années supplémentaires à la gravité pour ordonner la matière de cette manière.

Hypérion a une structure très complexe, il contient au moins sept régions de fortes densités comme des sortes de bulles. Elles sont interconnectées entre elles par des filaments, eux mêmes constitués de galaxies. Sa structure est pourtant assez différente de celle des amas observés plus proche de nous. La distribution de la matière dans Hypérion semble assez uniforme. Les amas qui ont eu le temps d’évoluer ont une structure qui se resserre et se densifie. Etant donné son âge, Hypérion va probablement avoir le même destin.

Il s’agit en tout cas d’une précieuse observation pour comprendre l’évolution de l’univers aux plus grandes échelles. Les super-amas de galaxies font en effet parti des plus grandes structures connues dans l’univers. Ils peuvent s’étendre sur des distances couvrant des milliards d’années-lumière. Le Grand Mur d’Hercule-Couronne boréale est ainsi la plus grande structure connue qui est liée par la gravité. Il s’agit d’un filament de galaxies de 10 milliards d’années-lumière de long, pour 900 millions d’années-lumière d’épaisseur. Il contient probablement des milliards de galaxies.

Image by ESO [CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0)], via Wikimedia Commons

Sources

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