Une nouvelle étude a permis de cartographier les bassins d'attraction gravitationnelle dans l'Univers local, offrant ainsi de nouvelles perspectives sur les structures cosmiques à grande échelle qui déterminent le mouvement des galaxies. L'étude a été publiée dans Nature Astronomy. À l'aide de données avancées provenant de la compilation Cosmicflows-4 des distances et des vitesses de quelque 56 000 galaxies, l'équipe de recherche internationale a appliqué des algorithmes de pointe pour identifier les régions où la gravité domine, telles que le Grand Mur de Sloan et le Superamas de Shapley. Cette recherche suggère que notre Voie lactée se trouve très probablement dans le grand bassin de Shapley, ce qui modifie notre compréhension des flux cosmiques et du rôle des structures massives dans l'évolution de l'univers. Une équipe de chercheurs internationaux a effectué un grand pas en avant dans la compréhension de la vaste structure de l'Univers, en identifiant des régions gravitationnelles clés connues sous le nom de bassins d'attraction. La recherche, menée par le docteur Aurélien Valade au cours de son doctorat, a été supervisée par le professeur Yehuda Hoffman de l'université hébraïque et le professeur Noam Libeskind de l'AIP de Potsdam. Ces travaux ont également bénéficié de contributions du docteur Daniel Pomarède de l'université de Paris-Saclay, du docteur Simon Pfeifer de l'AIP Potsdam, du professeur Brent R. Tully et du docteur Ehsan Kourkchi de l'université d'Hawaï.

Comprendre la structure de l'Univers

L'étude se fonde sur le modèle standard de cosmologie Lambda Cold Dark Matter (ΛCDM), largement accepté, qui suggère que la structure à grande échelle de l'univers est née de fluctuations quantiques au cours des premiers stades de l'inflation cosmique. Ces minuscules fluctuations de densité ont évolué au fil du temps, formant les galaxies et les amas que nous observons aujourd'hui. Au fur et à mesure que ces perturbations de densité s'amplifiaient, elles attiraient la matière environnante, créant des régions où se formaient des minima de potentiel gravitationnel, ou « bassins d'attraction ».

En utilisant les dernières données de la compilation Cosmicflows-4 (CF4), l'équipe a pu reconstruire la structure à grande échelle de l'Univers jusqu'à une distance correspondant à environ un milliard d'années-lumière grâce à la méthode Monte Carlo. Cette méthode a permis aux chercheurs de fournir une évaluation probabiliste des domaines gravitationnels de l'Univers, en identifiant les bassins d'attraction les plus importants qui régissent le mouvement des galaxies.

Bassins d'attraction de Laniakea et de Shapley

Des catalogues antérieurs avaient suggéré que la Voie Lactée faisait partie d'une région appelée Superamas de Laniakea. Cependant, les nouvelles données de CF4 offrent une perspective légèrement différente, indiquant que Laniakea pourrait faire partie du bassin d'attraction de Shapley, beaucoup plus vaste, qui englobe un volume encore plus grand de l'Univers local. Parmi les régions nouvellement identifiées, le Grand Mur de Sloan se distingue comme le plus grand bassin d'attraction, avec un volume d'environ un demi-milliard d'années-lumière cubes, soit plus de deux fois la taille du bassin de Shapley. Ces résultats donnent un aperçu sans précédent du paysage gravitationnel de l'Univers local et permettent de mieux comprendre comment les galaxies et les structures cosmiques évoluent et interagissent au fil du temps.

Un bond en avant dans la recherche cosmologique

Ces recherches permettent de mieux comprendre la dynamique gravitationnelle complexe de l'Univers et les forces qui ont façonné sa structure. L'identification de ces bassins d'attraction constitue une avancée significative dans le domaine de la cosmologie et de la cosmographie, qui pourrait modifier notre compréhension des flux cosmiques et des structures à grande échelle. Cette recherche est importante car elle permet d'approfondir notre compréhension de la structure à grande échelle de l'Univers et des forces gravitationnelles qui la façonnent. En cartographiant les bassins d'attraction, c'est-à-dire les régions où la gravité attire les galaxies et la matière, l'étude révèle comment les structures cosmiques massives influencent le mouvement et la formation des galaxies au fil du temps. La compréhension de cette dynamique nous permet non seulement de mieux appréhender le passé de l'Univers et son évolution actuelle, mais aussi d'obtenir des informations précieuses sur des questions cosmologiques fondamentales, telles que la distribution de la matière noire et les forces à l'origine de l'expansion cosmique. Ces connaissances pourraient permettre d'affiner les modèles cosmologiques et d'orienter les futures recherches astronomiques.

Plus d'informations :

• La référence de l'article paru dans Nature Astronomy : https://www.nature.com/articles/s41550-024-02370-0

• Contact : Aurélien Valade, post-doctorant au CPPM

Communiqué du CNRS Nucléaire et Particules du 1er octobre 2024

Les 16 et 17 septembre s'est tenue à Paris la réunion de lancement du Astrophysics Centre for Multimessenger studies in Europe - ACME. Ce projet HORIZON-INFRA-2023-SERV-01 financé par l'Union Eurpéenne et coordonné par le Centre national de la recherche scientifique, CNRS, vise à réaliser une ambitieuse optimisation coordonnée à l'échelle européenne de l'accessibilité et de la cohésion entre plusieurs infrastructures de recherche de pointe en matière d'astroparticules et d'astronomie, offrant un accès aux instruments, aux données et à l’expertise, axés sur la nouvelle science de l'astrophysique multi-messagers.

Plus d’informations :

https://www.in2p3.cnrs.fr/fr/cnrsinfo/lancement-dacme-un-projet-construit-par-et-pour-les-communautes-des-astroparticules-et-de

Contacts au CPPM :

• Vincent Bertin, chercheur CNRS et responsable de l’équipe Neutrinos

• Damien Dornic, chercheur CNRS et coordinateur d’un groupe de travail pour le projet ACME

La collaboration NA62 a présenté lors d'un séminaire au CERN la première observation expérimentale de la désintégration ultra rare du kaon chargé en un pion chargé et deux neutrinos (c'est-à-dire K+→π+νν) avec une signification de 5 sigma (5σ), mesurant son rapport de branchement avec une précision relative de 25%. Cette désintégration est l'un des processus les plus rares jamais observés en physique des saveurs, puisque le MS de la physique des particules prévoit que moins d'un kaon chargé sur 10 milliards se désintégrera de cette manière. Les contributions du MS à ce processus étant très réduites, celles provenant d’une hypothétique nouvelle physique (qui impliquerait de nouvelles particules) pourraient le modifier fortement induisant des écarts significatifs par rapport aux prédictions du MS. Ainsi, ce processus est parmi les plus intéressants pour explorer la physique au-delà du MS.

La nouvelle mesure du rapport de branchement de la désintégration K+→π+νν (la fraction de K+ qui se désintègre de cette manière) est de B=13.0 +3.3 -2.9 × 10-11. Il s'agit de la mesure la plus précise de ce processus à ce jour. Elle est compatible avec les prédictions du modèle standard, mais est environ 50 % plus élevée. Cela pourrait s'expliquer par la présence de nouvelles particules. NA62 devrait être en mesure de confirmer ou d'exclure cette hypothèse au cours des prochaines années.

Les membres de l'équipe NA62 du CPPM ont joué un rôle majeur dans le succès de cette expérience notamment en assumant des rôles clés dans la construction, la maintenance et l'exploitation du GigaTracker. Ce détecteur est la clé de voûte de la technique dite de ‘désintégration en vol’ qui a permis à NA62 d’améliorer les résultats des expériences précédentes. Le GigaTracker est un trajectographe en Silicium installé directement dans le faisceau de l’expérience. Il est capable de reconstruire les trajectoires d’un milliard de particules par seconde grâce à ses pixels qui offrent une précision record (<150 ps) sur le temps de passage des particules. Les technologies développées pour ce détecteur sont extrêmement innovantes et sont maintenant utilisées pour la jouvence des expériences au LHC.

Plus d’informations : Communiqué de presse du CERN : https://home.cern/fr/news/press-release/physics/na62-experiment-cern-observes-ultra-rare-particle-decay

Contacts : Mathieu Perrin-Terrin, chargé de recherche CNRS au CPPM

Comme chaque année, le personnel scientifique et technique du CPPM souhaite rencontrer le public à la Fête de la Science. Du 4 au 14 octobre 2024, cette manifestation nationale de culture scientifique fédérera sous pavillon « un océan de savoirs », des milliers d'événements gratuits ouverts à tous, y compris aux écoliers, collégiens et lycéens.

Programme des événements en présentiel : https://www.fetedelascience.fr/

Le CPPM sera présent en divers lieux :

--> Village des sciences de la Seyne-sur-Mer : du 4 au 6 octobre : vendredi 4 (scolaires), samedi 8 et dimanche 9 octobre (familles),

*** Programme du Village des sciences : https://www.fetedelascience.fr/village-des-sciences-la-seyne-sur-mer-2024

*** Stand CPPM : https://www.fetedelascience.fr/le-cppm-au-coeur-de-la-matiere-et-de-l-univers

--> Festival des Sciences de Marseille : du 11 au 13 octobre : village sur l’esplanade de la Mairie et dans l’enceinte de l'hôtel de ville, les vendredi 11 (scolaires), samedi 12 et dimanche 13 octobre (familles).

*** Programme du village : https://www.fetedelascience.fr/festival-des-sciences-de-marseille-2024

*** Stand CPPM au Pavillon Puget : https://www.fetedelascience.fr/le-cppm-et-la-physique-des-deux-infinis-2

--> Conférence grand public dans le cadre du cycle de conférences "Mystères au cœur de l'Univers et de la matière"

Samedi 12 octobre à 10 heures avec "SVOM, mission spatiale franco-chinoise pour étudier des phénomènes cataclysmiques de l’Univers" par Damien Dornic du CPPM (CNRS – AMU), https://indico.in2p3.fr/event/33178/

Le télescope terrestre COLIBRI dévoile ses premières images à l’occasion de son inauguration qui s’est déroulée le 7 septembre à l’Observatoire astronomique national de San Pedro Mártir, au Mexique. Conçu dans le cadre de la mission spatiale SVOM, sa rapidité unique au monde permettra d’observer les sursauts gamma, mais aussi d’autres évènements astronomiques extrêmement furtifs. Supervisé par des scientifiques du CNRS, ce projet est le fruit d’une étroite collaboration franco-mexicaine via le soutien du CNRS, du CNES, d’Aix-Marseille Université, de l’université nationale autonome du Mexique (UNAM) et du Conseil national de la science et de la technologie mexicain.

En savoir plus : https://www.cnrs.fr/fr/presse/premiere-lumiere-de-colibri-telescope-terrestre-la-rapidite-inegalee

Plus d’informations sur les activités de l’équipe Astroparticules Neutrinos : https://www.cppm.in2p3.fr/web/fr/recherche/astroparticules/#Neutrinos