Demandez à Ethan: le grand attracteur vaincra-t-il l'énergie noire?

Le superamas de Laniakei. L'emplacement de la Voie lactée est indiqué en rouge.

À grande échelle, l'énergie sombre accélère l'expansion de l'univers. Non seulement il éloigne les galaxies lointaines, il les fait accélérer les unes par rapport aux autres. D'un autre côté, la gravité fait que la matière s'accumule ensemble, tout comme notre galaxie et notre groupe local se sont accumulés, et cette accélération peut être vaincue si elle recueille une quantité suffisamment importante de matière en un seul endroit. Mais les galaxies et les groupes ne sont pas les plus grandes structures que nous connaissons. Dans l'Univers, il y a des amas et des superamas de galaxies, dont l'un est juste à côté de nous! Est-ce que l'un de ces superamas vaincra finalement l'énergie sombre? Notre lecteur demande:

Si nous sommes liés gravitationnellement uniquement à Andromède et que tout le reste disparaît finalement de la région visible de l'Univers, comment pouvons-nous tous nous diriger vers le Grand Attracteur (ou où allons-nous vers le centre gravitationnel de Laniakei )?

Du point de vue des échelles cosmiques, des milliers de galaxies nous attirent près de nous.


Chaîne de Markaryan avec les noms des galaxies situées près du centre de l'amas de la Vierge

Vont-ils nous attirer vers eux, malgré l'énergie sombre? Ou l'énergie noire nous obligera-t-elle à se développer assez rapidement et à empêcher cette convergence? Pour répondre à la question, nous devons étudier trois choses: l'expansion de l'Univers, les imperfections locales de ce mouvement et l'apparence de l'Univers dans notre région.


La découverte par Hubble de la variable Céphéide dans la galaxie d'Andromède, M31, nous a révélé l'Univers

1) L'expansion de l'univers. Dans les années 1920, Edwin Hubble a pu découvrir une classe bien connue d'étoiles - les Céphéides variables - dans des objets en spirale que nous voyons dans le ciel. Ils devenaient périodiquement plus lumineux et plus faibles, et différentes périodes de temps étaient inhérentes à différentes étoiles. Nous connaissons le rapport de la luminosité à la période de ses oscillations, auquel toutes les étoiles obéissent, ce qui signifie que si vous pouvez mesurer la période des oscillations et la luminosité apparente d'une étoile, vous pouvez calculer la distance de l'étoile, et donc sa galaxie.

Ce concept est connu comme la méthode standard de la bougie, et maintenant nous sommes passés des céphéides à d'autres propriétés des galaxies, pour les supernovae de type Ia, comme les bougies les plus brillantes et les plus visibles. Ces méthodes nous ont permis de découvrir un modèle connu sous le nom de loi de Hubble, qui fonctionne dans toutes les directions, où que nous regardions: la vitesse à laquelle l'objet s'éloigne de nous est proportionnelle au paramètre Hubble multipliée par la distance à l'objet. Vous avez peut-être déjà entendu le nom de "constante Hubble", et c'était vraiment un bon moyen d'imaginer ce qui se passait dans les décennies précédant l'apparition du télescope spatial. Hubble, car à cette époque, nous ne pouvions pas regarder loin, jusqu'aux frontières mêmes de l'Univers visible. Mais plus nous regardions loin, plus il devenait clair que l'expansion de l'Univers non seulement change dans le temps, mais s'accélère, ce qui nous a poussé à penser qu'il y a plus dans l'Univers que la matière, le rayonnement et l'espace incurvé.


Rapport distance / décalage vers le rouge

Il s'est avéré qu'aujourd'hui l'Univers est composé à environ 70% d'énergie sombre, qui devient de plus en plus importante au fil du temps. Lorsque l'Univers était deux fois plus jeune, l'énergie sombre n'était pas aussi perceptible, car sa part était faible par rapport à la densité énergétique totale. Mais à mesure que la matière et le rayonnement se brouillent, leur densité diminue et l'énergie sombre commence à dominer l'expansion de l'univers, ce qui conduit à l'accélération que nous voyons aujourd'hui. Cela signifie que toutes les structures qui jusqu'à présent n'ont pas été connectées gravitationnellement - n'ont pas acquis une densité bien supérieure à la moyenne - ne se lieront jamais ensemble dans cet Univers. Ils voleront avec accélération sous la pression de l'expansion.

2) Imperfections locales de cette extension. Même à des millions de années-lumière, la gravité a amplement le temps de comprimer les structures de l'univers. Depuis le Big Bang, des milliers de milliards d'amas d'étoiles et des centaines de milliards de galaxies se sont formés dans l'univers, et les structures à grande échelle sont devenues complexes et saturées. Les plus grandes zones de densité accrue se sont transformées non seulement en galaxies, mais aussi en groupes et amas de dizaines, centaines ou milliers de galaxies reliées entre elles en structures uniques.



L'attraction gravitationnelle de ces imperfections joue un grand rôle. Si nous prenons notre voisin le plus proche, la galaxie d'Andromède, il se trouve à environ 2,5 millions d'années-lumière de nous. A en juger par l'expansion de l'Univers, il devrait s'éloigner de nous. Mais l'attraction gravitationnelle attire la Voie lactée vers Andromède et Andromède vers la Voie lactée, et elle peut vaincre l'expansion si ces deux galaxies sont suffisamment massives. Si la force d'attraction entre eux est assez grande et était assez grande pendant longtemps, nous serons liés par gravitation. Bien que l'énergie sombre puisse nous éloigner d'autres galaxies éloignées, nous finirons par tomber les uns sur les autres et former une seule structure gigantesque au fil du temps.


À quoi ressemblera la collision de la Voie lactée et d'Andromède?

Et il en sera ainsi! C'est le vrai sort de notre groupe local. Revenons à la question du lecteur - qu'advient-il du Grand Attracteur et des clusters et super-clusters les plus proches de nous? Pour y répondre, vous devez faire une carte de la région de l'Univers la plus proche de nous.

3) La structure de l'Univers dans notre région. Nous avons étudié ce problème avec une précision de 80%. Seules les parties obscurcies par le plan de la Galaxie nous sont inconnues - de notre position, il est très difficile de les distinguer. On peut immédiatement considérer trois choses:

• Toutes les galaxies individuelles près de nous et leur mouvement par rapport à nous.
• L'expansion Hubble de l'Univers, et comment le mouvement de ces galaxies s'écarte de cette expansion, en tenant compte de la distance qui les sépare.
• Les masses de tous les objets de notre environnement et les masses implicites d'objets invisibles pour nous sont les masses qui doivent être présentes à quels endroits afin que nous observions le mouvement des objets que nous observons.

Nous marquons notre partie locale de l'Univers, l'emplacement et les mouvements des objets, et marquons la masse des objets locaux pour voir ce qui bouge et pourquoi.



Le projet, qui compile une carte des flux cosmiques, a récemment rassemblé toutes ces informations et a déterminé que la Voie lactée est gravitationnellement liée à un groupe local. Notre groupe local est l'un des nombreux groupes situés à proximité, mais en dehors du cluster de la Vierge, et tous ces groupes et clusters, ainsi que d'autres, forment une énorme superstructure connue sous le nom de superamas de Lanyakei. Pour expliquer le mouvement de toutes les structures locales, une masse doit être située à l'endroit qui était auparavant appelé le «Grand Attracteur» - car tous les mouvements d'objets que nous avons observés ne correspondaient pas aux masses que nous avions découvertes plus tôt.

Cette plus grande structure - un ensemble de galaxies à Laniakei, qui est responsable de l'attraction la plus forte - fait avancer le groupe local et de nombreuses autres galaxies de notre superamas local vers cette masse. Ils s'écartent considérablement du mouvement Hubble: des centaines de kilomètres par seconde. C'est de la vraie puissance, un effet significatif, qui travaille contre l'expansion de Hubble et l'énergie sombre.

Mais il y perd.


Vierge Supercluster Galaxies

L'énergie sombre et l'expansion actuelle de l'Univers sont non seulement plus fortes que l'attraction gravitationnelle du superamas local - elles ne peuvent pas du tout être appelées compétition. La différence de vitesse, l'écart par rapport à l'expansion de Hubble, n'est que de 20% de ce qui serait nécessaire pour nous lier à cette grande structure. Et cette structure elle-même n'est pas liée gravitationnellement. Ce superamas n'est qu'une apparence et, à mesure que l'univers évolue, Laniakei se dissoudra.

Donc, répondant pleinement à la question du lecteur, nous pouvons dire que nous sommes attirés par Lanyakey, le Grand Attracteur, mais cette force, malheureusement, ne nous suffit pas pour tomber sur lui. C'est juste que ce superamas s'éloignera de nous plus lentement que la valeur moyenne, et restera à notre portée pendant plusieurs milliards d'années de plus, mais ce n'est qu'un phénomène temporaire. Il n'est pas assez lourd pour tenir ou nous tirer vers l'intérieur à la fin. Le sort de notre groupe local est de rester seul à la fin.