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Depuis notre porche terrestre, le cosmos semble joliment paré d’étoiles et de galaxies. Cependant, faites un zoom arrière et cela devrait devenir une odyssée de monotonie omnidirectionnelle : une étendue sombre sans fin dans laquelle les galaxies se réduisent à des points pâles, et qui semble identique dans toutes les directions.
L’hypothèse selon laquelle l’univers est uniformément parsemé de matière et semble identique à tous les observateurs, connue sous le nom de principe cosmologique, est aujourd’hui contestée.
La semaine dernière, une doctorante en Angleterre a révélé qu’elle avait découvert un collier géant de galaxies s’étendant sur 1,3 milliard d’années-lumière. Ce soi-disant Grand Anneau de galaxies et d’amas de galaxies rejoint un catalogue croissant de structures gigantesques qui défient les attentes scientifiques. Combiné avec d’autres observations déroutantes, cela suggère que le modèle standard de la cosmologie, dans lequel le principe cosmologique joue un rôle de soutien, pourrait ne pas être le dernier mot sur la façon dont l’univers est devenu tel qu’il est aujourd’hui.
Aussi fascinante que la découverte elle-même est la réaction mitigée parmi les connaisseurs cosmologiques. « Beaucoup de gens sont enthousiastes, mais cela dit, vous comprenez [resistant] attitude en cosmologie que l’on ne trouve généralement pas ailleurs dans la science », m’a dit lundi Alexia Lopez, l’étudiante de l’Université de Central Lancashire qui a découvert le Big Ring. « Une bonne science devrait consister à repousser et à tester nos hypothèses fondamentales, mais il y a clairement des gens qui veulent protéger le modèle standard. »
C’est peut-être parce qu’il n’y a pas de question plus fondamentale en science que celle de savoir comment l’univers a commencé – et tout ce qui ébranle notre compréhension laisse un point d’interrogation scientifique et philosophique troublant sur notre existence même.
Le Grand Anneau a été détecté alors que Lopez analysait l’absorption des gaz dans la lumière mesurée provenant de quasars lointains, qui comptent parmi les objets les plus lumineux de l’univers. Un gaz particulier, une forme de magnésium ionisé connu sous le nom de MgII, est lié aux galaxies et aux amas de galaxies. « C’est une caractéristique très évidente et détectable dans le spectre des quasars », explique Lopez à propos de l’absorption du magnésium, expliquant que la méthode peut révéler des galaxies lointaines qui autrement resteraient invisibles.
Tout comme une découpe de carton crée une silhouette sur un écran rétroéclairé, le Grand Anneau s’est matérialisé alors que le gaz MgII autour de ses galaxies absorbait une partie de la lumière provenant des quasars situés derrière. S’il était visible depuis la Terre, le diamètre de l’anneau équivaudrait à 15 lunes.
Lopez – dont les collaborateurs incluent Roger Clowes, collègue du Central Lancashire, et Gerard Williger, de l’Université de Louisville, Kentucky – a présenté ses découvertes lors d’une réunion de l’American Astronomical Society à la Nouvelle-Orléans la semaine dernière. Elle est en train de le rédiger sous forme d’article scientifique, où il sera soigneusement évalué par des pairs. En 2021, elle découvre une superstructure similaire appelée Giant Arc en utilisant la même méthode. Cette courbe de galaxies en forme de faux est plus grande que le Grand Anneau, s’étendant sur plus de 3 milliards d’années-lumière du nez à la queue.
Ces dimensions sont importantes : toutes deux dépassent 1,2 milliard d’années-lumière, parfois appelée échelle d’homogénéité. Il s’agit à peu près de la distance minimale, explique Lopez, sur laquelle l’univers devrait paraître uniforme – et ce n’est plus le cas aujourd’hui. Le Big Ring et l’Arc géant rejoignent d’autres mouches surdimensionnées dans le modèle standard, y compris les « grandes murailles » de superamas de galaxies. La plus grande est la Grande Muraille Hercules-Borealis Corona, située à environ 10 milliards d’années-lumière et s’étendant sur 10 milliards d’années-lumière.
L’échelle d’homogénéité est-elle alors trop petite ? Même s’il était agrandi, dit Lopez, cela laisserait encore un mystère quant à la façon dont des structures galactiques aussi vastes pourraient se former si rapidement dans l’univers primitif.
Les superstructures improbables, qui, selon certains chercheurs, pourraient survenir simplement par hasard statistique, ne sont pas les seuls écarts par rapport au modèle standard. Une autre est l’inconstance surprenante de la constante de Hubble, un nombre lié à l’expansion de l’univers. À mesure que les anomalies s’accumulent, le modèle standard commence à paraître de qualité inférieure.
Les cordes cosmiques, supposées être des défauts dans la structure de l’espace-temps, ont été évoquées comme une solution possible. On peut les considérer comme des « fissures » s’ouvrant lors de la formation de l’univers primitif, semblables aux fissures qui apparaissent dans la glace lorsque l’eau gèle. Ces incidents pourraient permettre la formation de bizarreries telles que de grandes murailles galactiques.
Quant au Big Ring, il ressemble davantage à une spirale. Alors que les cosmologistes s’efforcent de donner un sens à tout cela, il y a quelque chose de presque poétique dans le fait que le modèle standard soit desserré par un tire-bouchon galactique colossal.
Cet article a été modifié pour clarifier qu’il fait référence au modèle standard de la cosmologie et non au modèle standard de la physique des particules.