La plus grande concentration de matière à grande échelle de l'Univers proche

Jeudi, 3 novembre 2005

Depuis les années 1980, nous savons que notre Galaxie, la Voie Lactée, et la trentaine de galaxies voisines qui forment avec elle le "Groupe Local" de galaxies, se dirige à grande vitesse dans la direction du Centaure. Sans doute y-a-t-il dans cette direction un "Grand Attracteur", c'est-à-dire un superamas de galaxies très massif, dont la gravité attire le Groupe Local dans sa direction. Une collaboration internationale, animée par un astronome du GEPI (UMR CNRS - Observatoire de Paris, Université Paris VII), vient de mettre en évidence la plus grande concentration de matière à grande échelle dans l'Univers proche, à moins de 500 millions d'années lumière de nous. Cette concentration explique pour moitié la "Grande Attraction" recherchée, mais il reste encore à trouver la seconde moitié.

Le centre du superamas Shapley 8. © Palomar Observatory, Sky atlas - National Geographic Society. Le superamas de galaxies Shapley 8, situé dans le nord de la constellation du Centaure fut observé en 1930 par l'astronome américain Harlow Shapley. Dans les années 1980, cette structure intéressa particulièrement les astronomes car ils découvrirent que le Groupe Local, formé par la trentaine de galaxies qui nous environnent, s'écartait du mouvement d'expansion général de l'Univers à la vitesse de 366 ± 125 km/s dans la direction du Centaure. Ceci indiquait donc qu'une énorme quantité de matière attirait notre Galaxie et les galaxies environnantes; elle prit le nom générique de Grand Attracteur.

Afin de connaître la nature du Grand Attracteur, une équipe internationale composée d'astronomes francais, chiliens, australiens, brésiliens et argentins sous la responsabilité de Dominique Proust ( GEPI, Observatoire de Paris, section Meudon) et Hernan Quintana (Santiago du Chili) a entrepris une analyse dynamique du superamas de Shapley en étudiant les galaxies. Les observations ont été effectuées avec le télescope Du Pont de 2,50 m de l'Observatoire de Las Campanas (Chili) équipé du spectrographe 2D-frutti, le télescope de 3,60 m de l'ESO équipé des spectrographes OPTOPUS et MEFOS à La Silla (Chili), et le télescope UKST de 1,80 m de l'Anglo-Australian Observatory (Australie) équipé des spectrographes FLAIR et 6dF. 10 529 vitesses ont été ainsi rassemblées, correspondant à 8 632 galaxies. Dans la partie centrale du superamas, 90% des galaxies ont pu être mesurées, et au total 61% des objets du superamas ont été observés.

Ces observations montrent :

  • de nombreuses ramifications relient le superamas de Shapley à d'autres superamas, soulignant la distribution en filaments de la matière dans l'Univers proche,
  • il est composé de 44 amas de galaxies, dont ceux situés au centre sont des sources de rayonnement X, indiquant la présence de gaz à très haute température, plus de dix millions de degrés,
  • chaque amas est caractérisé par une structure oblongue due à la force de gravitation mutuelle des galaxies au sein de l'amas. Cette structure porte le nom générique de "doigt de Dieu",
  • les galaxies contenues dans le superamas de Shapley présentent une surdensité de matière nettement plus grande que celle de tous les superamas connus,
  • le superamas de Shapley s'étend sur plus de 120 millions d'années lumière, son volume étant équivalent à celui d'une sphère de 80 millions d'années lumière de rayon, ce qui en fait la plus grande concentration de matière à grande échelle dans l'Univers proche, à moins de 500 millions d'années-lumière de nous.

Ils en ont déduit la luminosité et la masse du superamas de Shapley. La luminosité totale est de l'ordre de 1,4 x 1014 fois celle du Soleil pour une masse du superamas de l'ordre de 5 x 1016 fois celle du Soleil.

Bien que très élevée, cette masse ne représente que la moitié de celle qui devrait être présente pour attirer le Groupe Local dans la direction du superamas. Outre les barres d'erreur, il reste à mettre en évidence une quantité de matière identique, dans la même direction pour pouvoir rendre compte du mouvement particulier de la Galaxie.

Source(s): 

D. Proust, H. Quintana, E. R. Carrasco, A. Reisenegger, E. Slezak, H. Muriel, R. Dünner, L. Sodré Jr., M. J. Drinkwater, Q. A. Parker, C. J. Ragone, "Structure and dynamics of the Shapley Supercluster", à paraître dans Astronomy and Astrophysics.

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