Des chercheurs étudient un million de galaxies pour découvrir comment l'univers a commencé

Jusqu'à aujourd'hui, des observations et des analyses précises du fond diffus cosmologique (CMB) et de la structure à grande échelle (LSS) ont conduit à l'établissement du cadre standard de l'univers, appelé modèle ΛCDM, dans lequel la matière noire froide (CDM) et l'énergie sombre (la constante cosmologique, Λ) sont des caractéristiques significatives.

Ce modèle suggère que des fluctuations primordiales ont été générées au début de l'univers, ou au début de l'univers, et ont agi comme des déclencheurs, conduisant à la création de toutes choses dans l'univers, y compris les étoiles, les galaxies, les amas de galaxies, et leur distribution spatiale dans l'espace. . Bien qu’elles soient très faibles lorsqu’elles sont générées, les fluctuations augmentent avec le temps en raison de la force d’attraction gravitationnelle, formant finalement une région dense de matière noire, ou un halo. Ensuite, différents halos sont entrés en collision et ont fusionné à plusieurs reprises, conduisant à la formation d’objets célestes tels que des galaxies.

Étant donné que la nature de la distribution spatiale des galaxies est fortement influencée par la nature des fluctuations primordiales qui les ont créées, des analyses statistiques de la distribution des galaxies ont été activement menées pour explorer par observation la nature des fluctuations primordiales. En plus de cela, la configuration spatiale des formes des galaxies réparties sur une vaste zone de l’univers reflète également la nature des fluctuations primordiales sous-jacentes.

Cependant, l’analyse conventionnelle des structures à grande échelle s’est concentrée uniquement sur la distribution spatiale des galaxies sous forme de points. Plus récemment, les chercheurs ont commencé à étudier les formes des galaxies, car elles fournissent non seulement des informations supplémentaires, mais offrent également une perspective différente sur la nature des fluctuations primordiales.

Une équipe de chercheurs, dirigée par Toshiki Kurita, alors étudiant diplômé de l'Institut Kavli pour la physique et les mathématiques de l'univers (Kavli IPMU) (actuellement chercheur postdoctoral à l'Institut Max Planck d'astrophysique), et le professeur Masahiro Takada du Kavli IPMU. développé une méthode pour mesurer le spectre de puissance des formes des galaxies, qui extrait des informations statistiques clés des modèles de forme des galaxies en combinant les données spectroscopiques de la distribution spatiale des galaxies et les données d'imagerie des formes individuelles des galaxies.

Les chercheurs ont analysé simultanément la distribution spatiale et la forme d'environ un million de galaxies à partir du Sloan Digital Sky Survey (SDSS), la plus grande étude de galaxies au monde à ce jour.

En conséquence, ils ont réussi à limiter les propriétés statistiques des fluctuations primordiales qui ont semé la formation de la structure de l’univers entier.

Ils ont découvert un alignement statistiquement significatif des orientations des formes de deux galaxies distantes de plus de 100 millions d'années-lumière. Leurs résultats ont montré qu’il existe des corrélations entre des galaxies lointaines dont les processus de formation sont apparemment indépendants et sans lien causal.

“Dans cette recherche, nous avons pu imposer des contraintes sur les propriétés des fluctuations primordiales grâce à l'analyse statistique des “formes” de nombreuses galaxies obtenues à partir des données de structure à grande échelle. Il existe peu de précédents de recherches utilisant les formes des galaxies pour explorer La physique de l'univers primitif et le processus de recherche, depuis la construction de l'idée et le développement des méthodes d'analyse jusqu'à l'analyse des données proprement dites, ont été une série d'essais et d'erreurs. Pour cette raison, j'ai été confronté à de nombreux défis. Mais je suis heureux que j'ai pu les réaliser au cours de mon programme de doctorat. Je crois que cette réalisation sera la première étape pour ouvrir un nouveau domaine de recherche en cosmologie utilisant les formes des galaxies”, a déclaré Kurita.

De plus, une étude détaillée de ces corrélations a confirmé qu’elles sont cohérentes avec les corrélations prédites par l’inflation et ne présentent pas de caractéristique non gaussienne de la fluctuation primordiale.

“Cette recherche est le résultat de la thèse de doctorat de Toshiki. C'est une merveilleuse réussite de recherche dans laquelle nous avons développé une méthode pour valider un modèle cosmologique utilisant les formes et les distributions des galaxies, l'avons appliqué aux données, puis testé la physique de l'inflation. sujet de recherche que personne n'avait jamais fait auparavant, mais il a suivi les trois étapes : théorie, mesure et application. Félicitations ! Je suis très fier du fait que nous avons pu réaliser les trois étapes. Malheureusement, je n'ai pas réussi grande découverte dans la détection d'une nouvelle physique de l'inflation, mais nous avons tracé la voie pour les recherches futures. Nous pouvons nous attendre à ouvrir d'autres domaines de recherche en utilisant le spectrographe Subaru Prime Focus”, a déclaré Takada.

Les méthodes et les résultats de cette étude permettront aux chercheurs du futur de tester davantage la théorie de l’inflation.

Les détails de cette étude ont été publiés le 31 octobre dans Examen physique D comme suggestion des éditeurs.