Flux sombre: les amas de galaxies se déplacent-ils tous dans la même direction?

Publication: lundi 27 janvier 2014

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En 2008, les astronomes ont affirmé que des centaines d'amas de galaxies semblaient se déplacer vers une région spécifique du ciel (la zone violette). De nouvelles mesures précises du fond cosmique des micro-ondes du satellite Planck indiquent que ce «flux sombre» n'existe pas. 

NASA / WMAP / A. Kashlinsky et al.

Q: Les astronomes ont-ils appris davantage sur le «flux sombre»? Est-ce que c'est réel?

Bob Honicutt

Ware Shoals, Caroline du Sud

R: Lorsque les photons diffusent des électrons se déplaçant vers nous, les photons gagnent de l'énergie; lorsque les photons diffusent des électrons qui s'éloignent de nous, ils perdent de l'énergie. Cet effet est appelé effet cinématique Sunyaev-Zeldovich (kSZ).

En 2008, Alexander Kashlinsky et ses collaborateurs ont revendiqué la détection d'un «flux sombre» après avoir analysé cet effet kSZ dans le fond micro-ondes cosmique (CMB), le rayonnement résiduel dans l'univers dû au Big Bang. En utilisant les données de la sonde d'anisotropie hyperfréquence de Wilkinson (WMAP), ils ont mesuré la température du CMB et la position des amas de galaxies; les chercheurs ont déduit que de grandes régions de l'univers proche se déplaçaient de manière cohérente. Ces grandes vitesses liées, surnommées un flux sombre, ont posé un défi important à la théorie de la cosmologie standard selon laquelle l'univers a la même apparence partout à grande échelle. De nombreux cosmologistes doutaient de ces affirmations et ont identifié des préoccupations dans l'analyse.

L'an dernier, l'équipe associée à la sonde Planck CMB a analysé ses données et recherché ce flux global. Avec une résolution spatiale et une sensibilité supérieures à WMAP, les instruments Planck sont beaucoup plus réactifs à ces flux sombres. En utilisant le même échantillon de cluster et des données CMB plus sensibles, ils n'ont pas détecté le flux et ont constaté que s'il existait mais était caché dans les données, sa vitesse était inférieure à 158 miles / seconde (254 km / s), plusieurs fois en dessous ce que l'équipe de Kashlinsky a réclamé.

Bien que le flux sombre ne soit probablement pas réel, les cosmologistes ont utilisé l'effet kSZ pour détecter les mouvements des galaxies à grande échelle. Alors qu'il était étudiant de premier cycle à l'Université de Princeton, Nick Hand a dirigé un groupe de scientifiques qui ont utilisé les données du Sloan Digital Sky Survey et du télescope de cosmologie d'Atacama pour étudier les mouvements des amas de galaxies. L'amplitude du signal qu'ils ont détecté est beaucoup plus petite que celle revendiquée par Kashlinsky et ses collègues et est conforme au modèle cosmologique standard.

Alors que le flux sombre a «disparu», l'effet kSZ restera probablement un outil important pour suivre l'évolution de l'univers et inférer la nature de l'énergie sombre - le mystérieux «quelque chose» qui accélère l'expansion cosmique.

David Spergel

Université de Princeton, New Jersey

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