La galaxie de la Voie lactée, qui mesure 100 000 à 180 000 années-lumière (31 à 55 kiloparsecs) de diamètre et contient de 100 à 400 milliards d'étoiles, est si immense qu'elle enlève l'esprit. Et pourtant, en ce qui concerne la structure à grande échelle de l'Univers, notre galaxie n'est qu'une goutte dans le seau. En regardant plus loin, les astronomes ont remarqué que les galaxies forment des amas, qui à leur tour forment des superamas - les plus grandes structures connues de l'Univers.
Le superamas dans lequel réside notre galaxie est connu sous le nom de superamas Laniakea, qui s'étend sur 500 millions d'années-lumière. Mais grâce à une nouvelle étude d'une équipe d'astronomes indiens, un nouveau superamas vient d'être identifié qui fait honte à tous ceux qui étaient auparavant connus. Connu sous le nom de Saraswati, ce superamas mesure plus de 650 millions d'années-lumière (200 mégaparsecs) de diamètre, ce qui en fait l'une des plus grandes structures à grande échelle de l'Univers connu.
L'étude, récemment publiée dans The Astrophysical Journal sous le titre "Saraswati: un superamas à échelle extrêmement massive ~ 200 mégaparsèques", a été menée par des astronomes de l'Inter University Center for Astronomy & Astrophysics (IUCAA) et de l'Indian Institute of Science Education and Research (IISER), avec l'aide de plusieurs universités indiennes.
Pour les besoins de leur étude, l'équipe s'est appuyée sur des données obtenues par le Sloan Digital Sky Survey (SDSS) pour examiner la structure à grande échelle de l'Univers. Dans le passé, les astronomes ont découvert que le cosmos était hiérarchiquement assemblé, les galaxies étant disposées en amas, superamas, feuilles, murs et filaments. Ceux-ci sont séparés par d'immenses vides cosmiques qui, ensemble, créent la vaste structure du «Web cosmique» de l'Univers.
Les superamas, qui sont les plus grandes structures cohérentes du Web cosmique, sont essentiellement des chaînes de galaxies et d'amas de galaxies qui peuvent s'étendre sur des centaines de millions d'années-lumière et contenir des milliards d'étoiles. Au final, l'équipe a trouvé un superamas situé à environ 4 milliards (1226 mégaparsecs) d'années-lumière de la Terre - dans la constellation des Poissons - qui fait 600 millions d'années-lumière de large et peut contenir l'équivalent en masse de plus de 20 millions de milliards de soleils.
Ils ont donné à ce superamas le nom de «Saraswati», le nom d'un ancien fleuve qui a joué un rôle important dans l'émergence de la civilisation indienne. Saraswait est aussi le nom d'une déesse qui est vénérée en Inde aujourd'hui en tant que gardienne des rivières célestes et déesse de la connaissance, de la musique, de l'art, de la sagesse et de la nature. Cette découverte était particulièrement surprenante, car Saraswati était plus âgé que prévu.
Essentiellement, le superamas est apparu dans les données SDSS comme il l'aurait fait lorsque l'Univers avait environ 10 milliards d'années. Ainsi, non seulement Saraswati est l'un des plus grands superamas découverts à ce jour, mais son existence soulève de sérieuses questions sur nos modèles cosmologiques actuels. Fondamentalement, le modèle prédominant de l'évolution cosmique ne prévoit pas qu'une telle superstructure pourrait exister lorsque l'Univers avait 10 milliards d'années.
Connue sous le nom de modèle «Cold Dark Matter», cette théorie prédit que de petites structures (c'est-à-dire des galaxies) se sont d'abord formées dans l'Univers, puis se sont rassemblées en structures plus grandes. Bien qu'il existe des variations au sein de ce modèle, aucune ne prédit que quelque chose d'aussi grand que Saraswati aurait pu exister il y a 4 milliards d'années. Pour cette raison, la découverte peut nécessiter que les astronomes repensent leurs théories sur la façon dont l'Univers est devenu ce qu'il est aujourd'hui.
Pour le dire simplement, le superamas Saraswati s'est formé à un moment où l'énergie noire a commencé à dominer la formation de la structure, remplaçant la gravitation comme la force principale façonnant l'évolution cosmique. Comme Joydeep Bagchi, un chercheur de l'IUCAA et l'auteur principal de l'article, et co-auteur Shishir Sankhyayan (de l'IISER) l'a expliqué dans un communiqué de presse de l'IUCAA:
«Nous avons été très surpris de repérer ce superamas géant en forme de mur de galaxies… Ce superamas est clairement intégré dans un vaste réseau de filaments cosmiques tracé par des amas et de grands vides. Auparavant, seuls quelques superamas relativement importants ont été signalés, par exemple la «concentration de Shapley» ou la «grande muraille de Sloan» dans l'univers voisin, tandis que le superamas de «Saraswati» est beaucoup plus éloigné. Notre travail contribuera à faire la lumière sur la question déroutante; comment ces améliorations de densité de matière extrêmement importantes à grande échelle s'étaient formées des milliards d'années dans le passé lorsque la mystérieuse Énergie Sombre venait juste de commencer à dominer la formation des structures. »
En tant que tel, la découverte de ce plus massif de superamas peut éclairer comment et quand l'énergie noire a joué un rôle important dans la formation des superamas. Cela ouvre également la porte à d'autres théories cosmologiques qui sont en concurrence avec le modèle CDM, qui peuvent offrir des explications plus cohérentes sur la raison pour laquelle Saraswati pourrait exister 10 milliards d'années après le Big Bang.
Une chose est claire: cette découverte représente une opportunité passionnante pour de nouvelles recherches sur la formation et l'évolution cosmiques. Et à l'aide de nouveaux instruments et installations d'observation, les astronomes pourront examiner de plus près Saraswait et d'autres superamas dans les années à venir et étudier comment ils affectent leur environnement cosmique.
