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Les galaxies ne sont généralement pas isolées et ne sont pas distribuées de manière aléatoire dans tout l’Univers. La plupart sont entourées d’un essaim de galaxies satellites et sont elles-mêmes intégrées à de plus grands agrégats appelés groupes ou grappes. Ces grandes concentrations de galaxies font partie de structures à plus grande échelle telles que les filaments et les feuilles galactiques qui contiennent des millions de galaxies. Entre ces énormes parois de galaxies se trouvent des régions très peu peuplées, appelées les « vides galactiques » ou « vides cosmiques ».
Les vides cosmiques sont donc de vastes espaces entre les filaments galactiques, contenant très peu ou pas de galaxies. Les vides ont généralement un diamètre de 10 à 100 mégaparsecs ; et les vides particulièrement grands sont définis par l’absence de superamas riches, et sont appelés supervides. Les vides ont moins d’un dixième de la densité moyenne d’abondance de matière considérée comme typique pour l’Univers observable. Ils ont été découverts pour la première fois en 1978 dans une étude pionnière réalisée par Stephen Gregory et Laird A. Thompson à l’observatoire national de Kitt Peak.
Les vides spatiaux sont devenus l’objet des études astrophysiques au milieu des années 1970, bien qu’aucun vide n’ait été découvert. À l’origine, les astrophysiciens voulaient surtout mener des enquêtes astronomiques pour mesurer le décalage vers le rouge. Ce sont ces enquêtes qui ont permis à des astrophysiciens indépendants de reconnaître en 1978 des superamas et des vides dans la distribution spatiale des galaxies. Les études sur le vide ont commencé assez tardivement et, jusqu’à aujourd’hui, les études sur le sujet sont encore fortement d’actualité, étant donné qu’il y a encore beaucoup d’incompréhension sur le vide et ses propriétés.
LES VIDES ET LES FILAMENTS GALACTIQUES SONT LES PLUS GRANDES STRUCTURES DE L’UNIVERS
Ce sont des résultats d’enquêtes à grande échelle sur l’Univers qui ont permis de trouver des vides. Parmi les nombreux algorithmes utilisés, tous peuvent être regroupés en trois catégories. La première comprend les chercheurs de néant qui tentent de trouver des régions vides de l’espace en fonction de la densité de galaxies locales. La deuxième est celle qui essaie de trouver des vides via les structures géométriques dans la distribution de matière noire suggérée par les galaxies. Et la troisième est composée des chercheurs qui identifient les structures de manière dynamique en utilisant des points gravitationnellement instables dans la distribution de la matière noire.
La formation des vides
Les vides ont des tailles typiques de centaines de millions d’années-lumière et occupent environ 90 % de l’espace connu. Bien que leur nom suggère que les vides sont complètement vides de galaxies, ce n’est pas vrai. L’imagerie profonde de l’espace montre que même dans les vides, quelques galaxies sont présentes, souvent en filaments faibles. Les astronomes pensent que les vides sont formés par le regroupement hiérarchique des galaxies autour des fluctuations de densité primordiales lors du Big Bang.
LES VIDES NE SONT PAS RÉELLEMENT VIDES ÉTANT DONNÉ QU’ILS PEUVENT CONTENIR DES GALAXIES
On pense que, lorsque la matière s’est accumulée autour de régions à forte densité au début de la formation de l’Univers, les régions à plus faible densité ont perdu de la matière, et c’est un processus qui a encore réduit les densités dans ces régions. Ces régions à faible densité sont ce que nous considérons aujourd’hui comme des vides. Si le regroupement hiérarchique est en effet responsable de la formation des vides, des feuilles et des filaments galactiques, il est intéressant de noter que, si ces énormes structures révèlent beaucoup de choses sur l’Univers actuel aux plus grandes échelles, elles nous renseignent également sur les processus en cours.
Les effets répulsifs des vides
Dans un espace de masse répartie de manière homogène, les forces de gravitation s’annuleraient et ne résulteraient pas en une composante d’une accélération résultante. Dans l’Univers réel, cependant, il existe des régions avec une concentration de matière supérieure et inférieure à la moyenne, à savoir des amas de galaxies et des vides. Alors que les amas de galaxies fournissent une force attractive dans la direction de cette matière, les zones avec une masse manquante moyenne prévoient un manque d’attraction dans la direction des vides et donc une action de force résultante dans la direction opposée.
DE NOMBREUSES RECHERCHES RÉCENTES SUGGÈRENT QUE LA VOIE LACTÉE EST SITUÉE DANS UN VIDE
Cela signifie que, contrairement aux astres et aux planètes, le vide n’exerce pas de gravité et, au contraire, repousse les autres corps célestes qui se trouvent autour de lui. L’intérieur des vides semble souvent adhérer à des paramètres cosmologiques différents de ceux de l’Univers connu. C’est en raison de cette caractéristique unique que les vides cosmiques permettent aux grands laboratoires d’étudier les effets du regroupement gravitationnel et des taux de croissance sur les galaxies. Outre les études sur les théories gravitationnelles, le vide est aussi d’une grande aide pour les études sur l’énergie sombre et la matière noire.