Boötes Void : structure et cosmologie des vides

Vide de Boötes : la plus grande cavité cosmique et son rôle en cosmologie

Les cavités cosmiques sont d'immenses régions de l'univers dotées d'une densité de galaxies extrêmement faible, s'étendant sur des centaines de millions d'années-lumière. Elles ont été découvertes en 1978 indépendamment par Stephen Gregory et Laird Thompson aux États-Unis, et par Jaan Einasto et son équipe en URSS. Les cavités forment la toile cosmique — un réseau de filaments et de murs de galaxies séparés par ces espaces vides. Les cavités s'étendent plus vite que le reste de l'univers, repoussant la matière vers leurs bords et façonnant les structures à grande échelle.

La densité de galaxies dans les cavités est de plusieurs ordres de grandeur inférieure à celle des superamas comme Laniakea (qui abrite plus de 100 000 galaxies). La dynamique des cavités est liée au fond diffus cosmologique (CMB) : les taches froides sur sa carte correspondent à des cavités, où les fluctuations de densité primitives ont guidé l'évolution de la matière.

Vide de Boötes : paramètres et caractéristiques

Le vide de Boötes (aussi appelé le Grand Néant) a été découvert en 1981 par Robert Kirshner de l'université Harvard. Il se trouve à environ 700 millions d'années-lumière de la Terre, avec un diamètre de 250 millions d'années-lumière (0,27 % de l'univers observable). Initialement, seulement 7 galaxies y avaient été identifiées ; en 1995, ce nombre est passé à 27, et aujourd'hui il atteint 60.

Cette rareté est si extrême qu'à la place de la Voie lactée au centre, nos voisins les plus proches n'auraient été repérés qu'au milieu des années 1960. Le vide est composé de matière ordinaire peu lumineuse plutôt que de matière noire, ce qui en fait un terrain idéal pour étudier le comportement sous une gravité faible.

Caractéristiques principales :

• Diamètre : ~250 Mpc (megaparsecs).
• Distance : ~700 Mpc.
• Galaxies : plus de 60.
• Densité : <1 % de la moyenne universelle.

Importance scientifique des cavités

Les cavités offrent un laboratoire vierge pour sonder l'énergie sombre, la matière noire et les inhomogénéités cosmiques. Les domaines de recherche clés incluent :

• Dynamique des galaxies : Modélisation des mouvements de galaxies et d'amas dans les cavités, et de leur formation en filaments et murs.
• Expansion : Les cavités croissent plus vite que la moyenne, testant les modèles de cosmologie inhomogène comme alternatives à l'énergie sombre.
• Effets quantiques : La gravité faible est idéale pour traquer les effets Casimir et les signatures de vide faux.
• Matière manquante : Recherche de matière noire et exotique dans des environnements à faible densité.
• Évolution des galaxies : Les galaxies des cavités sont plus petites, riches en gaz, et présentent des spectres décalés vers le bleu.
• Toile cosmique : Analyse de la connectivité des filaments et de la possible déstructuration sous l'expansion.

Ces sujets s'inscrivent dans la cosmologie de fond et le CMB.

Galaxies dans le vide de Boötes

Malgré le vide, il abrite des galaxies remarquables. Markarian 845 est la plus brillante (magnitude 14,8), une galaxie spirale vue par la tranche avec un noyau éclatant, s'étendant sur environ 1 minute d'arc.

Autres exemples :

• CG 692 : Magnitude 15,2, bras spiral déformé, renflement brillant, 0,7 minute d'arc de long.
• CG 538 : Compacte, magnitude 15,3, disque elliptique, 0,5 minute d'arc de diamètre — ressemble à une étoile.
• I Zwicky 81 : Galaxie à disque avec une région centrale brillante.
• MCG+01-02-015 : Spirale barrée, la plus proche à 100 Mpc.

Ces galaxies montrent une évolution inhabituelle due à leur isolement.

Cavités dans le contexte du multivers

Le supervide d'Éridan (6 à 10 milliards d'années-lumière de diamètre) apparaît comme une anomalie froide dans le CMB. Hypothèses principales :

• Les cavités accélèrent l'expansion grâce à l'énergie sombre dominante.
• Collisions avec des bulles du multivers (Markus Chown, 2007) : Fuites d'énergie creusent les cavités.
• Univers épongeux (James Trefil) : Les cavités stabilisent la distribution de matière.

Les spéculations sur des origines artificielles (civilisations de type III) sont écartées — les cavités sont des phénomènes naturels.

Points clés

• Le vide de Boötes est le plus grand connu, révélant les secrets de l'énergie et de la matière sombres.
• Les galaxies des cavités évoluent différemment : plus petites, riches en gaz, spectres bleus.
• Les liens avec le CMB confirment le rôle des cavités dans l'univers primordial.
• Les théories du multivers citent les cavités comme preuves de collisions.
• L'expansion des cavités teste l'uniformité des lois cosmologiques.

— Editorial Team