Une vue schématique de la nouvelle carte tridimensionnelle SDSS. Cliquez pour agrandir
Les astronomes de UC Berkeley ont créé la carte tridimensionnelle la plus complète de l'univers jamais publiée. Il contient 600 000 galaxies et s'étend sur 5,6 milliards d'années-lumière dans l'espace. Cette carte permet aux astronomes d'étudier les preuves de l'énergie sombre - la force mystérieuse accélérant l'expansion de l'Univers.
Une équipe d'astronomes dirigée par Nikhil Padmanabhan et David Schlegel a publié la plus grande carte tridimensionnelle de l'univers jamais construite, une tranche en forme de coin du cosmos qui s'étend sur un dixième du ciel du nord, englobe 600 000 galaxies rouges lumineuses uniques, et étend 5,6 milliards d'années-lumière dans l'espace, ce qui équivaut à 40 pour cent du chemin du retour au Big Bang.
Schlegel est membre de la division de la division de physique du Lawrence Berkeley National Laboratory, et Padmanabhan rejoindra la division de physique du laboratoire en tant que Chamberlain Fellow et Hubble Fellow en septembre; il est actuellement à l'Université de Princeton. Ils et leurs coauteurs sont membres du Sloan Digital Sky Survey (SDSS), et ont déjà produit des cartes 3D plus petites en utilisant le télescope SDSS au Nouveau-Mexique pour collecter minutieusement les spectres de galaxies individuelles et calculer leurs distances en mesurant leurs décalages vers le rouge.
«Ce qui est nouveau dans cette carte, c'est qu'elle est la plus grande de tous les temps», explique Padmanabhan, «et cela ne dépend pas des spectres individuels.»
Le principal motif de création de cartes 3D à grande échelle est de comprendre comment la matière est distribuée dans l'univers, explique Padmanabhan. "Les galaxies les plus brillantes sont comme des phares - là où se trouve la lumière, c'est là que se trouve la matière."
Schlegel dit que "parce que cette carte couvre des distances beaucoup plus grandes que les cartes précédentes, elle nous permet de mesurer des structures aussi grandes qu'un milliard d'années-lumière".
Les variations de la distribution galactique qui constituent des structures visibles à grande échelle découlent directement des variations de la température du fond micro-ondes cosmique, reflétant des oscillations dans l'univers dense précoce qui ont été mesurées avec une grande précision par des expériences en ballon et le satellite WMAP.
Le résultat est une «règle» naturelle formée par les variations régulières (parfois appelées «oscillations de baryons», avec des baryons comme sténographie pour la matière ordinaire), qui se répètent à des intervalles d'environ 450 millions d'années-lumière.
«Malheureusement, il s'agit d'une règle de taille peu pratique», explique Schlegel. "Nous avons dû échantillonner un énorme volume de l'univers juste pour adapter la règle à l'intérieur."
Dit Padmanabhan, "Bien que l'univers ait 13,7 milliards d'années, ce n'est vraiment pas beaucoup de temps lorsque vous mesurez avec une règle qui n'est marquée que tous les 450 millions d'années-lumière."
La distribution des galaxies révèle beaucoup de choses, mais l'une des plus importantes est une mesure de la mystérieuse énergie sombre qui représente environ les trois quarts de la densité de l'univers. (La matière noire représente environ 20 pour cent de plus, tandis que moins de 5 pour cent est une matière ordinaire du type qui rend les galaxies visibles.)
«L'énergie sombre est juste le terme que nous utilisons pour observer que l'expansion de l'univers s'accélère», fait remarquer Padmanabhan. "En regardant où se trouvaient les variations de densité au moment du fond des micro-ondes cosmiques" - seulement environ 300 000 ans après le Big Bang - "et en voyant comment elles évoluent en une carte qui couvre les 5,6 milliards d'années, nous pouvons voir si nos estimations d'énergie sombre sont corrects. "
La nouvelle carte montre que les structures à grande échelle sont en effet distribuées comme le suggèrent les idées actuelles sur l'accélération de l'expansion de l'univers. La distribution supposée de la matière noire sur la carte, qui, bien qu’invisible, est affectée par la gravité comme la matière ordinaire, est également conforme à la compréhension actuelle.
Ce qui a rendu la grande nouvelle carte 3D possible, c'est le télescope à champ large du Sloan Digital Sky Survey, qui couvre un champ de vision de trois degrés (la pleine lune est d'environ un demi-degré), ainsi que le choix d'un type particulier de galactique. «Phare» ou marqueur de distance: galaxies rouges lumineuses.
"Ce sont des galaxies rouges mortes, certaines des plus anciennes de l'univers - dans lesquelles toutes les étoiles à combustion rapide ont depuis longtemps brûlé et il ne reste que de vieilles étoiles rouges", explique Schlegel. "Ce ne sont pas seulement les galaxies les plus rouges, elles sont aussi les plus brillantes, visibles à de grandes distances."
Les astronomes du Sloan Digital Sky Survey ont travaillé avec des collègues de l'équipe australienne de terrain à deux degrés pour faire la moyenne de la couleur et du décalage vers le rouge d'un échantillon de 10000 galaxies lumineuses rouges, reliant la couleur de la galaxie à la distance. Ils ont ensuite appliqué ces mesures à 600 000 de ces galaxies pour tracer leur carte.
Padmanabhan concède qu '«il existe une incertitude statistique dans l'application d'une relation luminosité-distance dérivée de 10 000 galaxies lumineuses rouges à l'ensemble des 600 000 sans les mesurer individuellement. Le jeu auquel nous jouons est, nous en avons tellement que les moyennes nous donnent encore des informations très utiles sur leur distribution. Et sans avoir à mesurer leurs spectres, nous pouvons regarder beaucoup plus profondément dans l'espace. »
Schlegel convient que les chercheurs sont loin d'atteindre la précision qu'ils souhaitent. "Mais nous avons montré que de telles mesures sont possibles, et nous avons établi le point de départ pour une règle standard de l'univers en évolution."
Selon lui, «la prochaine étape consiste à concevoir une expérience de précision, peut-être basée sur des modifications du télescope SDSS. Nous travaillons avec des ingénieurs ici au Berkeley Lab pour repenser le télescope pour faire ce que nous voulons faire. »
«The Clustering of Luminous Red Galaxies in the Sloan Digital Sky Survey Imaging Data», par Nikhil Padmanabhan, David J. Schlegel, Uros Seljak, Alexey Makarov, Neta A. Bahcall, Michael R. Blanton, Jonathan Brinkmann, Daniel J. Eisenstein, Douglas P. Finkbeiner, James E. Gunn, David W. Hogg, ?? bf? Eljko Ivezić, Gillian R. Knapp, Jon Loveday, Robert H. Lupton, Robert C. Nichol, Donald P. Schneider, Michael A. Strauss, Max Tegmark et Donald G. York figureront dans les avis mensuels de la Royal Astronomical Society et sont maintenant disponibles en ligne à http://arxiv.org/archive/astro-ph.
SDSS est géré par le Astrophysical Research Consortium for the Participating Institutions, qui sont l'American Museum of Natural History, Astrophysical Institute Potsdam, University of Basel, Cambridge University, Case Western Reserve University, University of Chicago, Drexel University, Fermilab, the Institute for Advanced Study, le Japan Participation Group, Johns Hopkins University, le Joint Institute for Nuclear Astrophysics, le Kavli Institute for Particle Astrophysics and Cosmology, le Korean Scientist Group, la Chinese Academy of Sciences (LAMOST), le Los Alamos National Laboratory, le Max- Planck-Institute for Astronomy (MPIA), Max-Planck-Institute for Astrophysics (MPA), New Mexico State University, Ohio State University, University of Pittsburgh, University of Portsmouth, Princeton University, United States Naval Observatory et University de Washington.
Le financement du SDSS est fourni par la Fondation Alfred P. Sloan, les institutions participantes, la National Science Foundation, le US Department of Energy, la National Aeronautics and Space Administration, le Japanese Monbukagakusho, la Max Planck Society et le Higher Education Funding Council for Angleterre. Visitez le site Web de SDSS à http://www.sdss.org/.
Berkeley Lab est un laboratoire national du Département américain de l'énergie situé à Berkeley, en Californie. Il mène des recherches scientifiques non classifiées et est géré par l'Université de Californie. Visitez notre site Web à http://www.lbl.gov.
Source d'origine: Berkeley Lab
