Répulseur du dipôle

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L'attraction gravitationnelle induit un mouvement des galaxies vers la zone plus dense de Shapley, et en même temps on observe une zone vide qui repousse les galaxies par répulsion gravitationnelle[pas clair], selon le modèle du « Répulseur du dipôle ». Les petits cercles et leurs tirets représentent les galaxies et les directions de leurs déplacements respectifs.

Le répulseur du dipôle (en anglais Dipole Repeller) est une immense zone vide du cosmos dont s'éloignent les galaxies situées à proximité. Il joue un rôle répulsif sur les flux de vitesse de ces galaxies, à l'opposé du rôle de l'attracteur Shapley[1],[2],[3],[4],[5],[6],[7],[8].

Découverte[modifier | modifier le code]

Sa découverte a été annoncée le , par une équipe composée de scientifiques du Commissariat à l'énergie atomique, de l'Université Claude-Bernard-Lyon-I, de l'Université de Hawaï et de l'Hebrew University of Jerusalem. Il se révèle être l'influence dominante expliquant la direction et la vitesse de 631 km/s du Groupe local. À titre de comparaison, la vitesse orbitale de la Terre autour du soleil est de 30 km/s. Le système solaire est entraîné autour du centre de la Galaxie à une vitesse de 230 km/s[9].

L'attracteur Shapley, une autre zone à l'opposé du point de vue de la Voie lactée, crée une force attractive sur le mouvement des galaxies. Cette attraction localisée, complétée par la position du répulseur du dipôle, sont les principaux contributeurs de l'anisotropie dipolaire du fond diffus cosmologique.

Localisation et étendue[modifier | modifier le code]

Le Répulseur du dipôle se positionne à une distance de 220 mégaparsecs (220 Mpc) de la Voie lactée, et coïncide avec un vide de densité galactique.

Cet ensemble, de l'attracteur Shapley au Répulseur du dipôle, couvre près de 1,7 milliard d'années-lumière et constitue en 2017 la plus vaste zone cartographiée de l'Univers observable.

Une interprétation controversée de la répulsion[modifier | modifier le code]

Interprétation scientifique publiée[modifier | modifier le code]

Les auteurs de l'article paru dans Nature Astronomy en janvier 2017 argumentent que les mesures de vitesse d'éloignement du Répulseur du dipôle sont incompatibles avec une explication reposant uniquement sur une force gravitationnelle attractive. Aucune concentration de matière observée (gravitationnellement attractive) ne permet d'expliquer à elle seule les vitesses et les directions d'éloignement observées des étoiles et galaxies. On observe donc bien la présence d'une force additionnelle, répulsive et dont la nature n'est pas précisée, selon ces auteurs[1] :

« Nous montrons ici que la répulsion provenant d'une zone de sous-densité est importante et que les influences dominantes à l'origine du flux observé sont celle d'une part d'un attracteur unique - associé à la concentration de Shapley - et celle d'autre part d'une zone répulsive non identifiée auparavant, qui contribuent à peu près également au dipôle CMB.[...] Nous concluons que le répulseur du dipôle n'est pas une structure fictive induite par un effet de bord des données, et que des sous-ensembles de données, choisis par distance ou par type de galaxie, laissent apparaître un bassin de répulsion qui repousse le Groupe Local dans la direction indiquée par le dipôle du CMB[trad 1]. »

L'un des auteurs, Hoffman, a déclaré au Guardian : « Nous montrons que l'attracteur du superamas Shapley nous attire vraiment, mais presque à 180 degrés dans l'autre direction existe une région dépourvue de galaxies, et cette région nous repousse. Ainsi maintenant, nous avons une attraction d'un côté et une poussée de l'autre. C'est une histoire d'amour et de haine, d'attraction et de répulsion[trad 2],[10]. »

Hoffman a aussi déclaré à Wired : « En plus d'être attirés vers le superamas Shapley connu, nous sommes aussi repoussés par le nouveau dipôle répulsif découvert. Ainsi il est apparu que l'attraction et la poussée sont d'importances similaires là où se situe notre galaxie[trad 3],[11]. »

Hoffman a déclaré à IFLScience : « Après soustraction de l'expansion moyenne de l'univers, la force gravitationnelle nette des régions surdenses est celle d'une attraction et celle des régions sous-denses celle d'une répulsion[trad 4],[12]. »

Cette position est conforme à celle du CNRS, qui déclare dans un communiqué[13] :

« Au fil des ans, le débat s’est enlisé sur l'importance relative de ces deux attracteurs, ceux-ci ne suffisant pas pour expliquer notre mouvement, d’autant qu’il ne pointe pas exactement dans la direction de Shapley comme cela devrait être le cas. [...] L’équipe a ainsi découvert qu’à l’emplacement de notre galaxie les forces répulsives et attractives provenant d’entités lointaines sont d'importances comparables et en a déduit que les influences majeures qui sont à l’origine de notre mouvement sont l'attracteur Shapley et une vaste région de vide (c’est-à-dire dépourvue de matière visible et invisible), précédemment non identifiée, qu’ils ont nommé le Répulseur du dipôle. »

La même équipe de recherche a identifié en septembre 2017 une deuxième lacune présentant une force répulsive : le Cold Spot Repeller[14].

Ces nombreux et immenses vides {en}, qui repoussent la matière par une force gravitationnelle inverse, sont parmi les principaux composants de la toile cosmique des vélocités ("cosmic V-Web") [15].

Interprétation marginale[réf. nécessaire][modifier | modifier le code]

La découverte du Répulseur du dipôle a été commentée par des astrophysiciens et des journalistes dans les média grand public sans utiliser de force répulsive[pas clair]. C'est le cas de Peter Coles, auteur du blog "In the dark"[16], de Ethan Siegel dans un article publié par Forbes[17], ainsi que dans un article publié par Ars Technica[18].

Selon eux, dans le cadre de la cosmologie standard où la gravité est toujours attractive, une zone de sous-densité est par définition entourée d'une zone de sur-densité. Cette dernière irait exercer une attraction gravitationnelle plus grande que la zone de sous-densité sur les galaxies entre les deux zones, créant l'apparence que la zone de sous-densité repousse ces galaxies[19].

Notes et références[modifier | modifier le code]

Citations originales
  1. (en) « We show here that repulsion from an underdensity is important and that the dominant influences causing the observed flow are a single attractor — associated with the Shapley concentration — and a single previously unidentified repeller, which contribute roughly equally to the CMB dipole.[...] "We conclude that the dipole repeller is not a fictitious structure induced by an ‘edge of the data’ effect, and that subsets of the data, chosen either by distance or galaxy type, uncover a basin of repulsion that ‘pushes’ the Local Group in the direction pointed by the CMB dipole. »
  2. (en) « We show that the Shapley attractor is really pulling, but then almost 180 degrees in the other direction is a region devoid of galaxies, and this region is repelling us. So now we have a pull from one side and a push from the other. It’s a story of love and hate, attraction and repulsion »
  3. (en) « In addition to being pulled towards the known Shapley Concentration, we are also being pushed away from the newly discovered Dipole Repeller. Thus it has become apparent that push and pull are of comparable importance at our location »
  4. (en) « After subtracting out the mean expansion of the universe, the net gravitational force of the overdense regions is that of an attraction and that of the under-dense regions is that of repulsion. »
Références
  1. a et b Yehuda Hoffman, Daniel Pomarède, R. Brent Tully et Hélène M. Courtois, « The dipole repeller », Nature Astronomy, no 1,‎ (DOI 10.1038/s41550-016-0036, lire en ligne)
  2. (en) Michael J. Hudson, « Large-scale structure: Going with the flow », Nature Astronomy, vol. 1, no 2,‎ , p. 0040 (ISSN 2397-3366, DOI 10.1038/s41550-017-0040, lire en ligne, consulté le 10 février 2019)
  3. « Poussée par un vide, notre galaxie surfe à plus de 2 millions de km/h », sur cnrs.fr, (consulté le 31 janvier 2017)
  4. CEA, « Poussée par un vide, notre galaxie surfe à plus de 2 millions de km/h », sur CEA/Le fil Science & Techno, (consulté le 31 janvier 2017)
  5. (en-US) « Cosmic Void "Pushes" Milky Way », sur Sky & Telescope, (consulté le 31 janvier 2019)
  6. « L'attraction et la répulsion à l'origine du déplacement de notre galaxie », sur The Times of Israël, (consulté le 6 février 2019)
  7. « Mānoa: Newly discovered intergalactic void repels Milky Way | University of Hawaii News », sur www.hawaii.edu (consulté le 6 février 2019)
  8. « À la fois tirée et repoussée, la Voie Lactée file à la vitesse vertigineuse de 2 millions de km/h », sur SciencePost, (consulté le 9 février 2019)
  9. « Notre position et nos mouvements : du système solaire à l'Univers », sur Observatoire de Paris (consulté le 30 janvier 2019)
  10. (en-GB) Ian Sample Science editor, « Milky Way being pushed through space by cosmic dead zone, say scientists », The Guardian,‎ (ISSN 0261-3077, lire en ligne, consulté le 5 janvier 2019)
  11. Victoria Woollaston, « The Milky Way is being pushed through space by a void called the Dipole Repeller », Wired UK,‎ (ISSN 1357-0978, lire en ligne, consulté le 5 janvier 2019)
  12. (en) « The Milky Way Is Running Away From An Extragalactic Void », sur IFLScience (consulté le 5 janvier 2019)
  13. « Poussée par un vide, notre galaxie surfe à plus de 2 millions de km/h », sur cnrs.fr, (consulté le 5 janvier 2019)
  14. (en) Hélène M. Courtois, R. Brent Tully, Yehuda Hoffman et Daniel Pomarède, « Cosmicflows-3: Cold Spot Repeller? », The Astrophysical Journal Letters, vol. 847, no 1,‎ , p. L6 (ISSN 2041-8205, DOI 10.3847/2041-8213/aa88b2, lire en ligne, consulté le 5 janvier 2019)
  15. (en) Daniel Pomarède, Yehuda Hoffman, Hélène M. Courtois et R. Brent Tully, « The Cosmic V-Web », The Astrophysical Journal, vol. 845, no 1,‎ , p. 55 (ISSN 0004-637X, DOI 10.3847/1538-4357/aa7f78, lire en ligne, consulté le 1er février 2019)
  16. (en) « The Dipole Repeller », sur In the Dark, (consulté le 5 janvier 2019)
  17. (en) Ethan Siegel, « Ask Ethan: If Gravity Attracts, How Can The 'Dipole Repeller' Push The Milky Way? », sur Forbes (consulté le 5 janvier 2019)
  18. (en-US) Xaq Rzetelny, « Milky Way is not only being pulled—it’s also “pushed” by a void », sur Ars Technica, (consulté le 5 janvier 2019)
  19. Piran, Tsvi (Nov. 1997). “On Gravitational Repulsion”, General Relativity and Gravitation, 29.11, pp. 1363– 1370

Liens externes[modifier | modifier le code]

  • The Dipole Repeller Film produit comme annexe à la publication originale "The Dipole Repeller" par Yehuda Hoffman, Daniel Pomarède, R. Brent Tully, Hélène Courtois, dans Nature Astronomy.
  • The Cosmic V-Web Film produit comme annexe à la publication originale "The Cosmic V-Web" par Yehuda Hoffman, Daniel Pomarède, R. Brent Tully, Hélène Courtois dans Astrophysical Journal.
  • Une visualisation du cosmic v-web en réalité virtuelle est disponible sur la plate-forme Sketchfab.
  • Hélène Courtois, "Voyage sur les flots de galaxies - 2e éd. - Laniakea, et au-delà", Dunod, mars 2018, (ISBN 978-2100775309)
  • (en) List of largest structures and voids in the cosmos

Voir aussi[modifier | modifier le code]

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