Les astrophysiciens ont découvert pourquoi les galaxies spirales comme la Voie lactée sont rares dans le plan supergalactique, une région dense de notre univers local. La recherche, dirigée par l’Université de Durham et l’Université d’Helsinki, a utilisé la simulation du superordinateur SIBELIUS pour montrer que les galaxies situées dans des amas denses sur le plan fusionnent souvent, transformant les galaxies spirales en galaxies elliptiques. Cette découverte, qui concorde avec les observations au télescope et soutient le modèle standard de l’Univers, aide à expliquer une anomalie cosmique de longue date concernant la répartition des galaxies.
Les astrophysiciens disent avoir trouvé une réponse à la raison pour laquelle les galaxies spirales sont comme la nôtre voie Lactée sont largement absents d’une partie de notre univers local appelée le plan supergalactique.
Le plan supergalactique est une énorme structure aplatie s’étendant sur près d’un milliard d’années-lumière et dans laquelle est intégrée notre propre galaxie, la Voie lactée.
Alors que le Plan regorge de galaxies elliptiques brillantes, les galaxies à disques brillants dotés de bras spiraux sont visiblement rares.
Aujourd’hui, une équipe internationale de chercheurs, codirigée par l’Université de Durham, au Royaume-Uni, et l’Université d’Helsinki, en Finlande, affirme que différentes distributions de galaxies elliptiques et à disques apparaissent naturellement en raison des environnements contrastés trouvés à l’intérieur et à l’extérieur du Plan.
Cette image, montrant une galaxie elliptique (à gauche) et une galaxie spirale (à droite), comprend la lumière proche infrarouge du télescope spatial James Webb et la lumière ultraviolette et visible du télescope spatial Hubble. Crédits : NASA, ESA, CSA, Rogier Windhorst (ASU), William Keel (Université d’Alabama), Stuart Wyithe (Université de Melbourne), équipe JWST PEARLS, Alyssa Pagan (STScI)
Evolution des galaxies en amas denses
Dans les amas de galaxies denses trouvés sur le plan supergalactique, les galaxies connaissent de fréquentes interactions et fusions avec d’autres galaxies. Cela transforme les galaxies spirales en galaxies elliptiques – des galaxies lisses sans structure interne apparente ni bras spiraux – et conduit à la croissance de trous noirs supermassifs.
En revanche, loin du plan, les galaxies peuvent évoluer dans un isolement relatif, ce qui les aide à préserver leur structure spirale.
Simulations innovantes et résultats clés
Les résultats sont publiés dans la revue Astronomie naturelle.
La Voie Lactée fait partie du plan supergalactique, qui contient plusieurs amas de galaxies massifs et des milliers de galaxies individuelles. La grande majorité des galaxies trouvées ici sont des galaxies elliptiques.
L’équipe de recherche a utilisé le superordinateur de simulation SIBELIUS (Simulations Beyond the Local Universe), qui suit l’évolution de l’Univers sur 13,8 milliards d’années, depuis l’Univers primitif jusqu’à nos jours.
Répartition des galaxies les plus brillantes de l’Univers Local, observée dans l’enquête 2MASS (panneau de gauche) et reproduite dans la simulation SIBELIUS (panneau de droite). Les deux panneaux montrent des projections en coordonnées supergalactiques, jusqu’à environ 100 mégaparsecs (Mpc). La bande vide presque verticale représente la région du ciel cachée derrière notre propre galaxie, la Voie Lactée. La simulation reproduit fidèlement les structures observées dans l’Univers Local. Crédit : Dr Till Sawala
Alors que la plupart des simulations cosmologiques considèrent des parcelles aléatoires de l’Univers, qui ne peuvent être directement comparées aux observations, SIBELIUS vise à reproduire précisément les structures observées, y compris le plan supergalactique. La simulation finale est remarquablement cohérente avec les observations de notre Univers à travers des télescopes.
Contributions et implications de la recherche
Le co-auteur de la recherche, le professeur Carlos Frenk, professeur Ogden de physique fondamentale à l’Institut de cosmologie computationnelle de l’Université de Durham, a déclaré : « La répartition des galaxies dans le plan supergalactique est en effet remarquable.
« C’est une anomalie rare mais pas totale : notre simulation révèle les détails intimes de la formation des galaxies comme la transformation des spirales en elliptiques grâce aux fusions de galaxies.
« De plus, la simulation montre que notre modèle standard de l’Univers, basé sur l’idée que la majeure partie de sa masse est constituée de matière noire froide, peut reproduire les structures les plus remarquables de l’Univers, y compris la structure spectaculaire dont fait partie la Voie lactée. »
La séparation particulière des galaxies spirales et elliptiques dans l’univers local, connue depuis les années 1960, figure en bonne place dans une liste récente d’« anomalies cosmiques » compilée par le célèbre cosmologiste et lauréat du prix Nobel 2019, le professeur Jim Peebles.
L’auteur principal de la recherche, le Dr Till Sawala, chercheur postdoctoral à l’Université de Durham et à l’Université d’Helsinki, a déclaré : « Par hasard, j’ai été invité à un symposium en l’honneur de Jim Peebles en décembre dernier à Durham, où il a présenté le problème dans son ouvrage. conférence.
« Et j’ai réalisé que nous avions déjà réalisé une simulation qui pourrait contenir la réponse. Nos recherches montrent que les mécanismes connus de l’évolution des galaxies fonctionnent également dans cet environnement cosmique unique.
Les simulations de supercalculateur ont été réalisées sur le supercalculateur Cosmology Machine (COSMA 8), hébergé par l’Institut de cosmologie computationnelle de l’Université de Durham pour le compte de l’installation de calcul haute performance DiRAC du Royaume-Uni et sur le supercalculateur Mahti du CSC en Finlande.
La recherche a été financée par le Conseil européen de la recherche, l’Académie de Finlande et le Conseil britannique des installations scientifiques et technologiques.
