Les astronomes ont découvert (ref.) une immense bulle de galaxies qui pourrait être un résidu “fossile” du Big Bang. La bulle cosmique, située à environ 820 millions d’années-lumière de la Terre, mesure un milliard d’années-lumière de large. Elle se trouve au sein d’un réseau de galaxies appelé Ho’oleilana. Le terme est tiré du chant de création hawaïen Kumulipo.
Ces structures massives telles que Ho’oleilana se forment dans l’univers en raison de petites ondulations dans la matière chaude, dense et uniforme présente au début du cosmos. Ces ondulations de densité, appelées oscillations acoustiques baryoniques (BAO), ont grandi à mesure que l’univers traversait les instants du Big Bang. Grâce à ces ondulations, d’importantes structures cosmiques ont vu le jour et ont influencé la distribution des galaxies. Cependant, il s’agit de la première identification d’une seule structure associée à un BAO.
Ho’oleilana
La bulle elle-même est composée de structures précédemment identifiées. Il s’agit de certaines des plus grandes agencements de matière de l’univers. Cela comprend plusieurs superamas, ou groupes de groupes de galaxies, contenant chacun 10 groupes et s’étendant jusqu’à 200 millions d’années-lumière. Au cœur de Ho’oleilana se trouve le superamas de Boötes et le vide de Boötes, un espace vide de 330 millions d’années-lumière de large.
“Nous ne la cherchions pas. Elle est tellement énorme qu’elle s’étend jusqu’aux limites du secteur du ciel que nous analysons”, a déclaré Brent Tully, chef de l’étude et astronome de l’Université de Hawaï. “La densité des galaxies est une caractéristique beaucoup plus grande que prévue. Le diamètre d’un milliard d’années-lumière dépasse largement les attentes théoriques”.
Tully a ajouté que les caractéristiques de la bulle de galaxies Ho’oleilana sont en accord avec la théorie du Big Bang. Ainsi, le BAO qui l’a originairement créée doit être plus proche de la Terre que prévu et pourrait avoir des implications sur la rapidité avec laquelle l’univers s’est expansé. La bulle a été trouvée en utilisant des ensembles de données collectées par Cosmicflows-4, publiés en 2022, et marque la plus grande collection de distances précises de galaxies.
Formation de la Superbulle
Environ 380 000 ans après la naissance du cosmos, l’espace était un océan d’électrons et de protons. Cette substance est connue sous le nom de plasma, qui, lorsqu’il s’est refroidi, a permis la formation des atomes et la naissance de la matière. Les régions excessivement denses se sont effondrées sous l’effet de leur propre gravité. Ce processus a été contrecarré par le rayonnement du Big Bang, qui poussait la matière à se séparer. Le jeu cosmique entre la gravité et le rayonnement a provoqué des ondulations dans le plasma.
La taille de la plus grande de ces ondulations était déterminée par la vitesse à laquelle une onde sonore pouvait se propager à travers le plasma. Cette taille s’est avérée être d’environ 500 millions d’années-lumière, et une fois que le plasma s’est refroidi, il a laissé derrière lui d’importantes empreintes en trois dimensions. À mesure que l’univers vieillissait davantage, les galaxies ont commencé à se former aux pics de densité avec d’énormes cocons en forme de bulles.
En 2014, la même équipe a identifié le superamas de Laniakea, qui abrite la Voie lactée et environ 100 000 autres galaxies. Mais il mesure seulement 500 millions d’années-lumière de large, soit la moitié de la largeur de Ho’oleilana. Le superamas de Laniakea s’étend jusqu’au bord de cette bulle plus grande.
Une carte en 3D
Des traces de Ho’oleilana avaient déjà été découvertes par le passé. En 2016, l’Enquête numérique du ciel Sloan a identifié une partie de sa structure en coquille. Cependant, la véritable ampleur de sa taille était restée cachée jusqu’à présent. Même les travaux précédents n’avaient pas réussi à relier la bulle cosmique aux BAO.
“Je suis le cartographe du groupe, et la cartographie de Ho’oleilana en trois dimensions nous aide à comprendre son contenu et sa relation avec l’environnement environnant”, a déclaré Daniel Pomarede, chercheur à l’Université CEA Paris-Saclay. “Ce fut un processus extraordinaire de construire cette carte et de voir comment la gigantesque structure en coquille de Ho’oleilana est composée d’éléments”.