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Vestiges des débuts de la formation de l'Univers

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Par Loïc Villain, Futura

L'équipe du SDSS (Sloan Digital Sky Survey), expérience dédiée à la cartographie de l'Univers lointain, vient de publier une analyse portant sur 46748 galaxies lointaines (décalages vers le rouge compris entre 0.16 et 0.47).

Carte du rayonnement micro-onde de bruit de fond de l'Univers par des théoriciens au CERN. Crédits : CERN

L'étude statistique de ce grand échantillon leur a permis de mettre en évidence la présence d'une régularité dans la distribution des galaxies, qu'on appelle pic acoustique. Selon les idées actuelles, la formation des galaxies est en effet issue d'une série de compressions/dilatations du gaz dans l'Univers primordial, lorsque celui-ci était âgé de quelques minutes. Ces compressions/dilatations sont tout à fait analogues à celles qui sont responsables de la propagation des ondes acoustiques (le son) dans l'air, d'où le nom de "pics acoustiques" attribué aux régions comprimées.

Les traces des ondes acoustiques du plasma primordial avaient été observées dans le rayonnement de fond cosmologique (CMB pour Cosmic Microwave Background), à un décalage vers le rouge de 1000, par plusieurs expériences, MAXIMA, Boomerang, ARCHEOPS, et plus récemment WMAP. En effet les régions comprimées ont une température différente de celle des régions dilatées, ce qui se voit très clairement dans la lumière qu'elles ont émise et qui correspond aujourd'hui au CMB.

Selon une prédiction datant de 1970 (Peebles et Yu), ces ondes acoustiques primordiales devraient aussi avoir affecté la distribution des galaxies, qui aurait tendance à se répéter sur une échelle caractéristique dépendant des paramètres cosmologiques, en particulier du contenu de l'Univers. Cette échelle correspond à la longueur d'onde des oscillations acoustiques primordiales, dilatées par l'expansion cosmologique. C'est donc cette périodicité (ici 500 millions d'années-lumière) qui vient d'être mise en évidence par le SDSS, démontrant ainsi directement l'existence d'oscillations de la matière dans l'Univers primordial.

Ce résultat apporte une nouvelle confirmation du modèle cosmologique standard, dans lequel la distribution des galaxies provient de celle d'inhomogénéités primordiales qui se sont effondrées sur elles-mêmes par instabilité gravitationnelle. Cette analyse permet aussi de mesurer les paramètres cosmologiques, et ces auteurs trouvent des résultats tout à fait compatibles avec les résultats précédents : l'Univers serait dominé par de l'"énergie" noire, contiendrait environ 30 % de matière noire, constitué en grande partie de matière non baryonique...