Des astronomes détectent des structures colossales dans les profondeurs de l’Univers

À très grande échelle, la structure de l’Univers s’apparente à un gigantesque réseau cosmique. Pour la première fois, des astronomes ont pu détecter directement la faible lueur produite par les filaments le composant.

Des filaments cosmiques imagés directement pour la première fois

Lorsque vous observez le ciel nocturne, vous pourriez croire que les galaxies sont réparties de façon aléatoire, mais ce n’est pas le cas : elles font partie d’une gigantesque toile cosmique et sont reliées entre elles par de longs filaments s’étendant à travers d’insondables étendues de vide. Si une équipe de Caltech avait utilisé l’instrument Keck Cosmic Web Imager (KCWI) en 2015 pour imager ces structures dans l’Univers lointain, elle s’était appuyée sur la lumière d’un quasar proche.

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Dans le cadre de travaux récemment publiés dans la revue Nature Astronomy, Christopher Martin et ses collègues sont parvenus à imager directement ces structures filamentaires, en utilisant de nouvelles méthodes pour filtrer la « lumière de fond », provenant de notre propre atmosphère, du Système solaire et de la Voie lactée.

« Nous observons deux zones différentes du ciel, A et B. Les structures des filaments se trouvent à des distances distinctes dans les deux directions des taches, de sorte que l’on peut prendre la lumière de fond de l’image B et la soustraire de l’image A, et vice versa, pour ne conserver que les structures », illustre Martin.

Grâce à cette approche, le KCWI a pu capturer la lumière de la raie d’émission la plus forte (le gaz hydrogène) du spectre lumineux de ces filaments dans une obscure région de la toile cosmique, située à une distance comprise entre 10 et 12 milliards d’années-lumière.

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Exploiter le décalage vers le rouge pour sonder les confins du cosmos

En raison de l’expansion de l’Univers, les signatures lumineuses des objets éloignés apparaissent plus rouges que celles des objets plus proches de nous. Une caractéristique ayant permis à l’équipe d’utiliser les images bidimensionnelles de KCWI, les séparer en fonction des longueurs d’onde de la lumière visible et les empiler pour produire une image en 3D d’un fragment éloigné de la toile cosmique.

La capacité des astronomes à documenter ces filaments ne fera que s’améliorer. Le KCWI a récemment été équipé d’un nouveau composant à plus grande longueur d’onde, qui lui permettra essentiellement de regarder plus loin dans l’espace et le temps.

« Ce nouvel outil nous permettra d’imager les filaments les plus éloignés, et d’en apprendre davantage sur l’époque où les premières étoiles et les premiers trous noirs se sont formés », conclut Mateusz Matuszewski, co-auteur de la nouvelle étude.

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