Depuis que Galileo a pointé son télescope vers Jupiter et a vu des lunes en orbite autour de cette planète, nous avons commencé à réaliser que nous n'occupons pas une place centrale et importante dans l'Univers. En 2013, une étude a montré que nous étions peut-être plus loin dans les boondocks que nous ne l'imaginions. Maintenant, une nouvelle étude le confirme: nous vivons dans un vide dans la structure filamenteuse de l'Univers, un vide plus grand que nous ne le pensions.
En 2013, une étude menée par l'astronome Amy Barger de l'Université du Wisconsin – Madison et son étudiant Ryan Keenan a montré que notre galaxie de la Voie lactée est située dans un grand vide dans la structure cosmique. Le vide contient beaucoup moins de galaxies, d'étoiles et de planètes que nous ne le pensions. Maintenant, une nouvelle étude de Ben Hoscheit, étudiant à l'Université du Wisconsin, le confirme et atténue en même temps une partie de la tension entre les différentes mesures de la constante de Hubble.
Le vide a un nom; cela s’appelle le vide KBC pour Keenan, Barger et Lennox Cowie de l’Université d’Hawaï. Avec un rayon d'environ 1 milliard d'années-lumière, le vide KBC est sept fois plus grand que le vide moyen, et c'est le plus grand vide que nous connaissons.
La structure à grande échelle de l'Univers est constituée de filaments et d'amas de matière normale séparés par des vides, où il y a très peu de matière. Il a été décrit comme «semblable au fromage suisse». Les filaments eux-mêmes sont constitués d'amas et de superamas de galaxies, eux-mêmes constitués d'étoiles, de gaz, de poussière et de planètes. Découvrir que nous vivons dans un vide est intéressant en soi, mais ses implications pour Hubble’s Constant sont encore plus intéressantes.
La constante de Hubble est la vitesse à laquelle les objets s'éloignent les uns des autres en raison de l'expansion de l'Univers. Le Dr Brian Cox l'explique dans cette courte vidéo.
Le problème avec Hubble’s Constant, c'est que vous obtenez un résultat différent selon la façon dont vous le mesurez. Évidemment, c'est un problème. "Quelle que soit la technique que vous utilisez, vous devriez obtenir la même valeur pour le taux d'expansion du Space Magazine", explique Ben Hoscheit, l'étudiant du Wisconsin qui a présenté son analyse du vide KBC le 6 juin lors d'une réunion de l'American Astronomical Society . "Heureusement, vivre dans le vide aide à résoudre cette tension."
Il existe deux façons de mesurer le taux d'expansion de l'Univers, connu sous le nom de Constante de Hubble. Une façon consiste à utiliser ce qu'on appelle des «bougies standard». Les supernovae sont utilisées comme bougies standard car leur luminosité est si bien comprise. En mesurant leur luminosité, nous pouvons déterminer à quelle distance se trouve la galaxie dans laquelle ils résident.
Une autre façon consiste à mesurer le CMB, le fond cosmique des micro-ondes. Le CMB est l'empreinte énergétique résiduelle du Big Bang, et son étude nous indique l'état d'expansion dans l'Univers.
Les deux méthodes peuvent être comparées. L'approche bougie standard mesure des distances plus locales, tandis que l'approche CMB mesure des distances à grande échelle. Alors, comment vivre dans le vide aide-t-il à résoudre les deux?
Les mesures à l'intérieur d'un vide seront affectées par la quantité beaucoup plus importante de matière à l'extérieur du vide. L'attraction gravitationnelle de toute cette matière affectera les mesures prises avec la méthode standard de la bougie. Mais cette même question et son attraction gravitationnelle n'auront aucun effet sur la méthode de mesure CMB.
"On veut toujours trouver de la cohérence, sinon il y a un problème quelque part qui doit être résolu." - Amy Barger, Université d'Hawaï, Département de physique et d'astronomie
La nouvelle analyse de Hoscheit, selon Barger, l'auteur de l'étude de 2013, montre que les premières estimations de Keenan du vide KBC, qui a la forme d'une sphère avec une coquille d'épaisseur croissante composée de galaxies, d'étoiles et d'autres matières, ne sont pas jugées par d'autres contraintes d'observation.
"Il est souvent très difficile de trouver des solutions cohérentes entre de nombreuses observations différentes", explique Barger, un cosmologiste observationnel qui occupe également un poste de diplômé affilié au Département de physique et d'astronomie de l'Université d'Hawaï. «Ce que Ben a montré, c'est que le profil de densité mesuré par Keenan est cohérent avec les observables cosmologiques. On veut toujours trouver de la cohérence, sinon il y a un problème quelque part qui doit être résolu. »
