Mise à jour le 10 Sept 2009
 
CONFÉRENCE
"VIDES COSMIQUES ET MURAILLES INTERGALACTIQUES"
Par Valérie de LAPPARENT
CNRS, Univ P et M Curie, IAP
Organisée par l'IAP
98 bis Av Arago, Paris 14ème
 
Le mardi 8 Septembre 2009 à 19H30
 
Photos : JPM. pour l'ambiance (les photos avec plus de résolution peuvent m'être demandées directement)
Les photos des slides sont de la présentation de l'auteur.  Voir les crédits des autres photos
Vidéo de la conférence par le CERIMES disponible sur leur site quelques jours après (le CERIMES propose aussi toutes les vidéos des conférences IAP) :      voir : http://www.cerimes.fr/
 
 
 
BREF COMPTE RENDU
 
 
Première réunion de rentrée pour les conférences publiques de l'IAP.
 
 
 
Valérie de Lapparent est spécialisée dans l'étude des galaxies et anime le groupe "origine et évolution des galaxies" à l'IAP.
 
Elle a mis au point un site web très bien conçu, que je vous conseille d'aller voir :
http://www.harmoniacelestis.net/ c'est un très bon complément à sa présentation.
 
 
 
 
 
 
Dans l'Univers, la matière se trouve dans les étoiles, mais il existe des régions plus vides que les autres : elles contiennent du gaz qui est éclairé par les étoiles.
 
Comme on s'en aperçoit en étudiant par exemple notre Voie lactée.
 
 
NOTRE GALAXIE.
 
Notre Voie Lactée est composée de bras spiraux et d'un bulbe, elle contient plusieurs centaines de milliards d'étoiles.
On remarquera que la poussière occulte la partie centrale de la galaxie.
 
L'étoile la plus proche de nous (Proxima Centauri) est située à quelques 40.000 milliards de km!
 
Approximativement on peut dire que les étoiles sont séparées par 10 millions de fois leur diamètre.
 
On peut se demander quelle est la taille de notre Galaxie?
En gros, 100.000 années lumière de diamètre.
 
Il faut se rappeler un peu des échelles des distances, au sein même de notre environnement proche :
 
Si notre Soleil était une boule de 1cm de diamètre; la Terre serait un minuscule point de 0,1mm de diamètre situé à 1m de distance; Neptune serait à 30m et notre étoile voisine la plus proche à ………..400km (4 années lumière).
(rappel : 1 année lumière (al) vaut approximativement 10.000 milliards de km!!!).
 
Mais où se trouve donc la prochaine Galaxie (la galaxie d'Andromède)?
 
Elle se trouve à 2,5 millions d'al de nous, elle est un peu plus grande que la nôtre: 200.000 al de diamètre.
 
Approximativement, les galaxies sont séparées par environ 10 fois leur diamètre.
 
Il existe différents types de galaxies; la nôtre : spirale (ou plutôt spirale barrée) mais on trouve aussi des galaxies lenticulaires, elliptiques et irrégulières.
 
 
 
L'UNIVERS.
 
 
Voici une image produite par le centre de traitement de données TERAPIX , c'est une image spectaculaire de l'univers lointain qu'il a produite à partir d'images obtenues avec la caméra Megacam du Télescope Canada-France-Hawaii.
 
Que remarque-t-on? Aussi loin que l'on regarde, il y a des points lumineux, ce sont des galaxies. (les croix lumineuses sont produites par les étoiles proches situées dans notre propre galaxie).
 
De même, si on s'intéresse à la très célèbre image du champ profond prise par Hubble qui a posé pendant plus de 300 heures; plus on zoom plus il y a de galaxies.
 
Mais il y a bien sûr une limite : c'est l'âge de l'Univers (approx 13,7 milliards d'années).
 
On a donc l'impression qu'il y a des galaxies partout dans l'espace et dans le temps (plus on voit loin, plus on voit vieux).
 
 
LA RÉPARTITION DES GALAXIES.
 
Les galaxies ont tendance à se regrouper, ceci est dû aux effets de la gravitation, la moitié des galaxies font partie d'un groupe, un groupe commençant à deux.
 
Mais il existe aussi des amas (clusters en anglais) de galaxies qui sont très imposants, ils contiennent plusieurs centaines de galaxies qui tournent les unes autour des autres.
Il existe aussi des régions avec très peu de galaxies, d'où l'intérêt d'essayer de procéder à un relevé cartographique de ces régions de l'espace.
 
 
 
Un des premiers relevés est dû à l'astronome un peu fantasque Fritz Zwicky qui publie la carte de plus de 20.000 galaxies dans les années 1960.
 
On remarque des régions très denses (chaque point est une galaxie), mais malheureusement cette carte ne possède pas l'information "distance".
 
 
Cela va changer dans les années suivantes.
 
 
 
 
Mais comment mesure-t-on donc la distance de ces objets si lointains?
 
On utilise leur lumière et donc leur spectre.
 
Chaque élément chimique possède sa "signature" qui se manifeste par des raies noires (les raies d'absorption) que l'on reconnaît dans le spectre mesuré.
On s'aperçoit aussi que chaque type de galaxie émet plutôt dans une couleur particulière, par exemple les elliptiques et lenticulaires en rouge etc..
 
 
Mais, ce n'est pas tout, l'expansion de l'Univers est aussi passée par là; et cela affecte la lumière aussi, la lumière des galaxies devient de plus en plus rouge au fur et à mesure qu'elles sont éloignées (redshift dû à l'effet Doppler); il faut en tenir compte. À cet effet on introduit la facteur de décalage vers le rouge, le fameux z.
 
 
Les galaxies fuient actuellement à une vitesse de l'ordre de 25 km/s/millions d'al. il y a donc étirement des spectres vers le rouge.
 
 
Plus z est grand et plus on s'approche de la vitesse de la lumière, et donc plus l'objet est lointain.
 
 
 
 
 
 
 
On peut mesurer ces différents z en étudiant d'un coup une centaine de ces sources lumineuses qui sont placées derrière un masque équipé de prismes, afin d'obtenir une centaine de spectres, comme on le voit sur les deux images suivantes.
 
 
 
Ce genre de spectres se mesure par exemple avec l'instrument VIMOS du VLT.
 
 
 
Ces études mènent au développement de cartes contenant l'information de distance (la profondeur) comme celle-ci.
 
Que remarque-t-on? Des vides et des murailles de galaxies, qui se mettent le long de filaments.
 
De nombreux relevés existent de ce type comme :
·        Le relevé Sloan (SDSS)
·        Le relevé 2dF (2 degré du ciel)
 
 
 
 
 
 
 
 
Valérie de Lapparent a aussi essayé d'analyser en profondeur certaines grandes structures notamment dans la constellation "Le Sculpteur".
 
On va ainsi jusqu'à une profondeur de 6 milliards d'années lumière, comme on le voit ici où cette "carotte cosmique" a été partagée en trois.
 
L'univers à la forme (la topologie) d'une éponge, une éponge naturelle comme elle nous le signale et non pas la structure d'une éponge artificielle qui est un peu différente.
 
 
 
 
 
On procède aussi à des simulations numériques de ces modèles d'Univers, on part d'une situation de départ avec plus ou moins de matière (par exemple 70 milliards de particules dans un cube de 6 milliards d'al) et on laisse évoluer. On détecte alors au bout d'un certain temps des structures filamentaires identiques à ce que l'on voit dans le ciel.
 
Notre conférencière clôt cette passionnante session en projetant un film d'animation de plongée dans les galaxies que l'on peut trouver sur le site du SDSS à cette adresse : http://astro.uchicago.edu/cosmus/projects/sloanmovie/
 
 
 
 
 
POUR ALLER PLUS LOIN.
 
Les différentes formes de galaxies.
 
Le site de Terapix.
 
Structure in the Universe: Galaxies, Clusters, Superclusters, Walls and Voids par l'Université de l'Oregon.
 
La dernière conférence de V de Lapparent à la SAF sur un sujet similaire, compte-rendu.
 
L'instrument VIMOS au Paranal.
 
Agrégation des galaxies dans le sondage profond VIMOS-VLT Deep Survey par Baptiste Meneux  OAMP.
 
A slice of the Universe par V de Lapparent et al
 
L'ESO Sculptor survey, article pdf du conférencier, à lire absolument.
 
Measuring the Masses of Galaxies in the Sloan Digital Sky Survey presentation en pdf.
 
 
 
Bon ciel à tous !
 
 
Jean Pierre Martin .
www.planetastronomy.com
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