Pourquoi les galaxies éloignées les unes des autres se déplacent-elles à l'unisson ?

Une étude publiée dans The Astrophysical Journal en octobre a révélé que des centaines de galaxies avaient une rotation synchronisée avec des galaxies à plusieurs dizaines de millions d'années-lumière.

« Cette découverte est assez nouvelle et inattendue », a déclaré dans un email Joon Hyeop Lee, astronome à Institut coréen de science astronomique et spatiale et auteur principal de l'étude. « Je n'ai jamais vu auparavant de rapport d'observations ou de prédiction de simulations numériques, liés à ce phénomène. »

Lee et ses collègues ont étudié 445 galaxies à 400 millions d'années lumière de la Terre et ont remarqué que beaucoup de celles qui tournent en direction de la Terre étaient voisines d'autres galaxies se dirigeant également vers la Terre. De la même manière, celles qui tournent dans la direction opposée sont souvent près d'autres galaxies qui s'éloignent de la Terre.

« La cohérence observée doit avoir un rapport avec les structures à grande échelle, car il est impossible que les galaxies séparées par six mégaparsecs [environ 20 millions d'années-lumière] interagissent directement les unes avec les autres », a déclaré Lee.

Lee et ses collègues pensent que les galaxies synchronisées pourraient être intégrées dans la même structure à grande échelle, qui tourne très lentement dans le sens inverse des aiguilles d'une montre. Cette dynamique sous-jacente pourrait créer une sorte de cohérence entre la rotation des galaxies étudiées et les mouvements de leurs voisines. Mais, davantage de recherches seraient nécessaires pour confirmer les trouvailles et les conclusions de son équipe.

Damien Hutsemékers, astronome.

Bien que cette répétition particulière de galaxies étrangement synchronisées soit nouvelle, les scientifiques ont observé d'étranges ressemblances entre les galaxies à des distances encore plus lointaines. En 2014, une équipe a remarqué de curieux alignements de trous noirs supermassifs au cœur des quasars, d'anciennes galaxies ultra-lumineuses s'étendant sur des milliards d'années-lumière.

Dirigés par Damien Hutsemékers, astronome à l'Université de Liège en Belgique, les chercheurs ont noté cette étrange synchronicité en observant l'univers alors qu'il n'avait que quelques milliards d'années, en utilisant le Grand Télescope au Chili. Les observations ont enregistré la polarisation de la lumière de près de 100 quasars, que l'équipe a ensuite utilisée pour reconstruire la géométrie et l'alignement des trous noirs au niveau de leurs centres. Les résultats ont montré que les axes de rotation de 19 quasars de ce groupe étaient parallèles, alors qu'ils étaient séparés de plusieurs milliards d'années-lumière.

La découverte, publiée dans la revue Astronomy & Astrophysics, indique que des structures à grande échelle ont influencé la dynamique des galaxies sur de vastes distances aux débuts de l'univers.

Ces galaxies satellites sont actuellement une épine dans le pied de ce que l'on appelle le modèle ΛCDM, frise chronologique théorique de l'univers depuis le Big Bang. Les simulations de l'univers sous le modèle ΛCDM prédisent que les petites galaxies satellites se retrouveront dans un essaim d'orbites aléatoires autour de plus grandes galaxies-hôtes.

Mais au cours des dix dernières années, de nouvelles observations ont révélé qu'une immense partie des galaxies satellites autour de la Voie lactée étaient synchronisées en un seul plan orbital bien organisé. D'abord, les scientifiques se sont demandés si quelque chose de bizarre arrivait à notre galaxie, mais ensuite, un plan similaire de satellites a été observé autour d'Andromède.

On a vraiment commencé à tirer la sonnette d'alarme quand en 2015, des astronautes ont publié des observations du même phénomène une troisième fois autour de Centaurus A, une galaxie elliptique à environ 10 millions d'années lumière de la Voie lactée.

https://www.youtube.com/watch?v=8T8PJXF5oRk

Marcel Pawlowski, ancien élève du célèbre Institut Leibniz d'astrophysique de Potsdam (Allemagne).

La prochaine génération de recherche sur la galaxie.

Cette incertitude alléchante a motivé des astronomes à placer ce problème au cœur de leurs recherches. Comme Marcel Pawlowski, ancien élève du célèbre Institut Leibniz d'astrophysique de Potsdam (Allemagne) et co-auteur d'une étude publiée en 2018 dans la revue Science. Pawlowski attend avec impatience les données de la nouvelle génération de télescopes de 30 mètres qui pourront montrer si d'autres grandes galaxies sont entourées motifs isotropes ou organisés de galaxies satellites.

« Ce que nous devons faire maintenant, c'est élargir notre recherche à des systèmes satellitaires plus éloignés, trouver des galaxies satellites et en mesurer la vitesse », a déclaré Pawlowski au téléphone.