La structure à grande échelle de l’univers est dominée par de vastes régions vides appelées vides cosmiques. Ces vides apparaissent comme des trous de centaines de millions d’années-lumière de diamètre dans la distribution des galaxies. Cependant, de nouvelles recherches montrent que beaucoup d’entre eux peuvent étonnamment encore être remplis de matière noire.
Aux plus grandes échelles de notre univers, les galaxies ne sont pas dispersées au hasard comme du sel jeté sur une table. Au lieu de cela, ils suivent un modèle connu sous le nom de toile cosmique. C’est le plus grand motif trouvé dans la nature. La toile cosmique est faite de galaxies de la même manière que votre corps est fait de cellules… si vos cellules étaient un million de fois plus petites.
Remplissant tout l’univers observable et au-delà, la toile cosmique est constituée d’une série de filaments, d’amas et de murs imbriqués. Entre toutes ces structures se trouvent les vastes régions vides appelées vides cosmiques. Aux plus petites échelles, ces vides mesurent 20 millions d’années-lumière.
Cependant, nos observations de la structure à grande échelle de l’univers ne révèlent pas toute l’histoire. C’est parce que nous ne pouvons voir que des galaxies, qui représentent une minorité de toute la masse de l’univers. La majeure partie de la masse, environ 80%, est constituée de matière noire, qui est une forme mystérieuse de matière qui n’interagit pas avec la lumière.
Les scientifiques étudient la nature de la matière noire et la relation entre celle-ci et la matière normale depuis des décennies à l’aide de simulations informatiques sophistiquées. Plus récemment, une équipe de chercheurs a utilisé des simulations qui représentent le volume local de notre univers pour étudier les sept vides les plus proches de la Voie lactée.
Ils ont découvert que si les trous géants dans les distributions de galaxies pouvaient être identifiés comme des vides, ils n’étaient pas toujours vides de matière noire. En effet, la moitié d’entre eux n’avaient même pas des densités inférieures à la densité moyenne de l’univers.
Les astronomes ont pu expliquer ce résultat par le fait que tous les vides ne sont pas identiques. Certains vides apparaissent comme des poches plus petites au sein d’une structure plus grande qui est en moyenne de densité plus élevée que le reste de l’univers. D’autres vides, généralement les plus grands, s’étendent sur des centaines de millions d’années-lumière et occupent à eux seuls une part importante du volume de l’univers.
Les vides plus petits qui apparaissent sous forme de poches à l’intérieur de structures plus grandes ne sont pas complètement vides de matière noire, tandis que les plus grands sont complètement dépourvus de matière en leur centre.
Comprendre les vides aide les astronomes à comprendre la structure globale et l’évolution de l’univers. Les chercheurs espèrent qu’en scrutant profondément dans ces abysses, nous pourrons également mieux comprendre la relation entre la matière noire et la manière normale.
Le document est publié sur le arXiv serveur de préimpression.
Plus d’information:
HM Courtois et al, Sur la sociologie et la hiérarchie des vides : une étude de sept vides galactiques proches de CAVITY et de leur environnement dynamique CosmicFlows-3, arXiv (2022). DOI : 10.48550/arxiv.2211.16388