Cartographier la toile cosmique avec une plus grande précision
L’Univers ressemble à une gigantesque toile d’araignée en trois dimensions, formée d’un réseau complexe d’amas de galaxies reliés entre eux par des filaments de gaz et de matière noire. Les scientifiques peuvent cartographier cette «toile cosmique» grâce aux relevés optiques de galaxies, qui révèlent les filaments, et aux données en rayons X, qui mettent en évidence le gaz chaud émis par les amas. Même si notre compréhension de la toile cosmique s’est considérablement améliorée au cours des dernières décennies, il nous reste encore beaucoup à apprendre. Dans le cadre du projet MEMORY, soutenu par le programme Actions Marie Skłodowska-Curie(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) (MSCA), les chercheurs ont étudié la manière dont la matière circule et évolue au sein de la toile cosmique à partir des données en rayons X du télescope eROSITA(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre). «Nous nous sommes intéressés aux amas de galaxies, qui se développent en captant la matière acheminée le long des filaments», explique Nicola Malavasi, ancien boursier MSCA et chercheur principal du projet MEMORY, aujourd’hui chercheur postdoctoral à l’Institut Max Planck de physique extraterrestre(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre). «C’est pourquoi nous avons supposé que le nombre de filaments reliés à un amas pouvait être étroitement lié à sa masse», ajoute-t-il. L’équipe a cherché à mesurer la solidité de cette relation et à déterminer si elle se vérifiait également pour deux catégories de structures extrêmes: les groupes de galaxies de faible masse et les superamas, les plus vastes structures de l’Univers, constituées d’immenses regroupements d’amas de galaxies.
Les données en rayons X pour étudier les superamas
Les travaux ont commencé par l’étape particulièrement délicate qui consiste à détecter la toile cosmique elle-même à partir de la répartition des galaxies, utilisée comme traceur de sa structure sous-jacente. Les chercheurs ont ainsi pu cartographier les filaments à l’échelle d’un vaste volume de l’Univers, puis déterminer combien d’entre eux étaient reliés aux amas de galaxies détectés par eROSITA. «L’analyse s’est révélée particulièrement complexe, car le catalogue eROSITA d’amas de galaxies couvre près de la moitié de la voûte céleste», explique Esra Bulbul, professeure associée à l’Institut Max Planck de physique extraterrestre. L’équipe a ensuite établi une relation entre la masse d’un amas et le nombre de filaments qui y sont rattachés. En ce qui concerne les superamas, les chercheurs se sont concentrés sur une petite zone du ciel où le Sloan Digital Sky Survey(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) recoupe les observations d’eROSITA. Ils ont confronté leurs nouvelles cartes des filaments à un catalogue existant de superamas, puis exploité les données d’eROSITA afin d’étudier la distribution du gaz entre les amas de galaxies appartenant à une même structure.
Découverte d’un lien entre la masse des amas et les filaments
Les chercheurs ont notamment mis en évidence une corrélation nette entre la masse des amas de galaxies et le nombre de filaments auxquels ils sont reliés. La publication de ces travaux est en cours de préparation. «Notre analyse a révélé que la principale contrainte n’est plus le nombre d’amas de galaxies disponibles, comme c’était le cas dans les études précédentes, mais la qualité des mesures de distance des galaxies utilisées pour reconstituer la toile cosmique», fait remarquer Nicola Malavasi. Cette analyse aurait idéalement reposé sur des observations spectroscopiques d’une très grande précision. Toutefois, aucun relevé ne couvre une étendue comparable à celle du jeu de données d’eROSITA. L’équipe s’est donc appuyée sur des décalages vers le rouge photométriques (mesures permettant d’estimer la distance des galaxies) moins précis. «Nos résultats mettent en évidence la nécessité de réaliser de nouveaux relevés à grande échelle intégrant des mesures plus précises du décalage vers le rouge des galaxies afin de faire progresser ce domaine au-delà de l’état actuel des connaissances», souligne Esra Bulbul.
Faire progresser notre compréhension de la toile cosmique
L’équipe espère à présent pouvoir s’appuyer sur de nouveaux relevés spectroscopiques afin d’améliorer la reconstitution de la toile cosmique et de ses filaments. «Parallèlement, nous souhaitons étendre ces travaux à des décalages vers le rouge plus élevés afin d’étudier l’évolution de la toile cosmique et de ses connexions à des époques beaucoup plus reculées de l’histoire de l’Univers», explique Nicola Malavasi.
