Crédit d'image: SDSS
Les astronomes du Sloan Digital Sky Survey ont rassemblé des données pour construire une carte tridimensionnelle précise qui détaille les amas de galaxies et de matière noire. L'équipe du SDSS - 200 astronomes dans 13 pays - a mesuré l'Univers pour contenir 70% d'énergie sombre (une force mystérieuse qui repousse les galaxies), 25% de matière noire et 5% de matière normale.
Les astronomes du Sloan Digital Sky Survey (SDSS) ont effectué la mesure la plus précise à ce jour de l'amas cosmique des galaxies et de la matière noire, affinant notre compréhension de la structure et de l'évolution de l'Univers.
«Dès le début du projet à la fin des années 80, l'un de nos principaux objectifs a été une mesure précise de la façon dont les galaxies se regroupent sous l'influence de la gravité», a expliqué Richard Kron, directeur du SDSS et professeur à l'Université de Chicago.
Le porte-parole du projet SDSS Michael Strauss de l'Université de Princeton et l'un des principaux auteurs de la nouvelle étude ont expliqué que: «Ce modèle de regroupement encode des informations à la fois sur la matière invisible tirant sur les galaxies et sur les fluctuations des graines qui ont émergé du Big Bang.»
Les résultats sont décrits dans deux articles soumis à l'Astrophysical Journal et à la Physical review D; ils peuvent être consultés sur le site Web de préimpression physique, www.arXiv.org, le 28 octobre.
CARTOGRAPHIE DES FLUCTUATIONS
Le modèle cosmologique de pointe invoque une expansion rapide de l'espace connue sous le nom d'inflation qui a étiré les fluctuations microscopiques quantiques au lendemain ardent du Big Bang à des échelles énormes. Une fois l'inflation terminée, la gravité a provoqué la croissance de ces graines dans les galaxies et les schémas de regroupement des galaxies observés dans le SDSS.
Des images de ces fluctuations des graines ont été publiées par la sonde d'anisotropie hyperfréquence de Wilkinson (WMAP) en février, qui a mesuré les fluctuations du rayonnement relique du début de l'Univers.
"Nous avons réalisé la meilleure carte tridimensionnelle de l'Univers à ce jour, cartographiant plus de 200 000 galaxies jusqu'à deux milliards d'années-lumière sur six pour cent du ciel", a déclaré un autre auteur principal de l'étude, Michael Blanton de l'Université de New York. Les modèles de regroupement gravitationnel sur cette carte révèlent la composition de l'Univers à partir de ses effets gravitationnels et, en combinant leurs mesures avec celles du WMAP, l'équipe SDSS a mesuré la matière cosmique pour qu'elle se compose de 70% d'énergie noire, 25% de matière noire et 5% matière ordinaire.
Le SDSS est deux levés distincts en un: les galaxies sont identifiées dans des images 2D (à droite), puis leur distance est déterminée à partir de leur spectre pour créer une carte 3D profonde de 2 milliards d'années-lumière (à gauche) où chaque galaxie est représentée comme un seul point, le couleur représentant la luminosité - cela ne montre que les 66 976 our des 205 443 galaxies de la carte qui se trouvent près du plan de l'équateur de la Terre. (Cliquez pour jpg haute résolution, version sans lignes.)
Ils ont découvert que les neutrinos ne pouvaient pas être un constituant majeur de la matière noire, imposant parmi les contraintes les plus fortes à ce jour sur leur masse. Enfin, la recherche SDSS a révélé que les données sont cohérentes avec les prévisions détaillées du modèle d'inflation.
CONFIRMATION COSMIQUE
Ces chiffres fournissent une puissante confirmation de ceux rapportés par l'équipe WMAP. L'inclusion des nouvelles découvertes SDSS contribue à améliorer la précision des mesures, en réduisant de plus de moitié les incertitudes du WMAP sur la densité de matière cosmique et sur le paramètre Hubble (le taux d'expansion cosmique). De plus, les nouvelles mesures concordent bien avec les résultats de l'état de l'art précédents qui combinaient WMAP avec le levé anglo-australien du décalage vers le rouge de la galaxie 2dF.
"Différentes galaxies, différents instruments, différentes personnes et différentes analyses - mais les résultats sont d'accord", explique Max Tegmark de l'Université de Pennsylvanie, premier auteur des deux articles. "Les revendications extraordinaires nécessitent des preuves extraordinaires", dit Tegmark, "mais nous avons maintenant des preuves extraordinaires pour la matière noire et l'énergie noire et nous devons les prendre au sérieux, peu importe à quel point elles semblent dérangeantes."
Les nouveaux résultats SDSS (points noirs) sont les mesures les plus précises à ce jour de la façon dont la densité de l'Univers fluctue d'un endroit à l'autre sur des échelles de millions d'années-lumière. Ces mesures cosmologiques et d'autres sont en accord avec la prédiction théorique (courbe bleue) pour un univers composé de 5% d'atomes, 25% de matière noire et 70% d'énergie sombre. Plus les échelles sont moyennes, plus l'Univers apparaît uniforme. (Cliquez pour le jpg haute résolution, version sans fioritures.)
"Le vrai défi est maintenant de comprendre ce que sont réellement ces substances mystérieuses", a déclaré un autre auteur, David Weinberg de l'Ohio State University.
ENTREPRISE SDSS À GRANDE ÉCHELLE
Le SDSS est le levé astronomique le plus ambitieux jamais entrepris, avec plus de 200 astronomes dans 13 institutions à travers le monde.
«Le SDSS est en réalité deux enquêtes en une», a expliqué le scientifique du projet James Gunn de l'Université de Princeton. Les nuits les plus vierges, le SDSS utilise une caméra CCD grand champ (construite par Gunn et son équipe à l'Université de Princeton et Maki Sekiguchi du Japan Participation Group) pour prendre des photos du ciel nocturne dans cinq larges bandes de vagues dans le but de déterminer la position et la luminosité absolue de plus de 100 millions d'objets célestes dans un quart du ciel entier. Une fois terminée, la caméra était la plus grande jamais construite à des fins astronomiques, recueillant des données au rythme de 37 gigaoctets par heure.
Les nuits avec un clair de lune ou une légère couverture nuageuse, la caméra d'imagerie est remplacée par une paire de spectrographes (construits par Alan Uomoto et son équipe à l'Université Johns Hopkins). Ils utilisent des fibres optiques pour obtenir les spectres (et donc les décalages vers le rouge) de 608 objets à la fois. Contrairement aux télescopes traditionnels dans lesquels les nuits sont réparties entre de nombreux astronomes exécutant une gamme de programmes scientifiques, le télescope SDSS de 2,5 m à Apache Point Observatory au Nouveau-Mexique est uniquement consacré à cette enquête, pour fonctionner chaque nuit claire pendant cinq ans .
La première publication publique de données du SDSS, appelée DR1, contenait environ 15 millions de galaxies, avec des mesures de distance de décalage vers le rouge pour plus de 100 000 d'entre elles. Toutes les mesures utilisées dans les résultats rapportés ici feront partie de la deuxième publication de données, DR2, qui sera mise à la disposition de la communauté astronomique au début de 2004.
Strauss a déclaré que le SDSS se rapproche de la moitié de son objectif de mesurer un million de décalages vers le rouge des galaxies et des quasars.
«La véritable excitation ici est que des éléments de preuve disparates provenant du fond des micro-ondes cosmiques (CMB), de la structure à grande échelle et d'autres observations cosmologiques nous donnent tous une image cohérente d'un univers dominé par l'énergie sombre et la matière noire», a déclaré Kevork Abazajian. du Fermi National Accelerator Laboratory et du Los Alamos National Laboratory.
Source d'origine: Sloan Digital Sky Survey News Release
