Bien que nous ne puissions pas le sentir, notre univers est en constant mouvement : la Terre tourne sur son axe à environ 1 600 km/h et sur son orbite autour du soleil à environ 100 000 km/h. Le soleil fait tourner sur son orbite notre Voie lactée à environ 850 000 km/h. Et la Voie lactée et la galaxie voisine à la nôtre, Andromède, se déplacent par rapport à l’univers en expansion à environ 2 millions de km/h, soit 630 kilomètres par seconde.

Mais qu’est-ce qui cause le mouvement de la Voie Lactée et donc de notre galaxie à travers l’espace ? C’est une question qui a intrigué les scientifiques depuis plus de 40 ans, depuis qu’ils ont découvert que notre galaxie était en mouvement.

« La grande question était : qu’est-ce qui provoque un mouvement à cette vitesse et dans cette direction ? », a expliqué le professeur Yehuda Hoffman de l’université Hébraïque de Jérusalem dans une interview.

Jusqu’à présent, les scientifiques supposaient qu’une région dense de l’univers nous entraînait vers elle, de la même manière que la gravité fait tomber la pomme de Newton sur la Terre.

Dans une nouvelle étude publiée dans le dernier numéro de Nature Astronomy, le professeur Hoffman et son équipe de chercheurs disent maintenant que notre galaxie n’est pas seulement tirée vers cette région, mais également poussée vers elle. « Le mouvement contre l’univers est une histoire d’attraction et de répulsion », a-t-il révélé.

Dans leurs recherches, les scientifiques décrivent une région encore inconnue, très vaste dans notre quartier extragalactique, avec peu de galaxies. Ce vide exerce une force de répulsion sur notre groupe local de galaxies.

Les scientifiques ont d’abord supposé qu’une région dense de l’univers nous entraînait vers elle. La raison principale qui justifiait cette explication était qu’il y avait quelque chose qu’ils ont décrit comme « le Grand Attracteur» [un ensemble ou un espace vers lequel un système évolue de façon irréversible en l’absence de perturbations], une région composée d’une demi-douzaine d’amas de galaxies à 150 millions d’années-lumière de la Voie lactée.

Peu de temps après, leur attention ont été attirée sur une zone riches de plus de deux dizaines d’amas, appelée superamas de Shapley, qui se trouve à 600 millions d’années-lumière au-delà du Grand Attracteur. Ces deux attracteurs tiraient les galaxies vers eux.

Cependant, l’équipe de Hoffman a précisé, qu’en plus d’être tirée, notre galaxie est également poussée vers eux.

« Grâce à la cartographie en 3D du flux des galaxies à travers l’espace, nous avons constaté que notre Voie lactée s’éloignait d’une vaste région de faible densité, jusqu’alors inconnue. Parce qu’elle repousse au lieu d’attirer, nous appelons cette région le Répulseur du dipôle », a déclaré Hoffman.

« En plus d’être tiré vers le superamas de Shapley, qui est connu des scientifiques, nous sommes également repoussés loin du Répulseur du dipôle récemment découvert. Ainsi, il est devenu évident que la poussée et la traction sont d’importance comparable pour notre emplacement ».

La présence d’une telle région de faible densité a été suggérée auparavant, mais la confirmation de la rareté des galaxies par observation s’est révélée difficile.

Dans cette nouvelle étude, Hoffman, à l’Institut Racah de physique de l’université Hébraïque, avec la collaboration de collègues aux États-Unis et en France, a tenté de mettre en œuvre une approche différente.

En utilisant de puissants télescopes, parmi lesquels le télescope spatial Hubble, ils ont construit une carte tridimensionnelle du champ de la circulation des galaxies. Les flux sont des réponses directes à la distribution de la matière, loin des régions relativement vides et vers des régions avec une concentration de masse.

« Nous avons examiné les irrégularités dans les vitesses des galaxies – et nous les avons cartographiées. Certaines galaxies se déplacent plus rapidement, d’autres plus lentement que prévu », a expliqué Hoffman.

« Grâce à cette cartographie, nous avons déduit ce qui cause le mouvement : les régions plus denses attirent, tandis que les régions moins denses repoussent. Le rôle décisif de la répulsion a été une surprise ».

Les étoiles et la Voie Lactée dans le désert du Néguev, le 8 juillet 2015 (Crédit : Matthew Hechter / Flash90)

Les étoiles et la Voie Lactée dans le désert du Néguev, le 8 juillet 2015 (Crédit : Matthew Hechter / Flash90)

La découverte des chercheurs de l’université hébraïque « nous aide à mieux comprendre la toile cosmique qui nous entoure », s’est réjoui le professeur Adi Nusser, cosmologue et professeur de physique à l’Institut technologique Technion-Israël qui n’était pas impliqué dans l’étude mais qui la suivait de près.

« C’est un grand pas en avant pour résoudre le puzzle sur l’origine du mouvement de notre galaxie et ses voisins immédiats. La découverte nous indique que nous avons cherché au mauvais endroit. La pièce manquante du puzzle est dans une grande région avec moins de galaxies que la moyenne plutôt que dans les chaînes impressionnantes d’amas de galaxies dans la toile cosmique ».

En identifiant le Répulseur du dipôle, les chercheurs ont pu réconcilier à la fois la direction du mouvement de la Voie lactée et son ampleur. Ils s’attendent à ce que les futures études ultra-sensibles grâce aux ondes optiques, avec la technique de spectroscopie d’infrarouge proche et des ondes radios permettent d’identifier directement les quelques galaxies qui, selon leur supposition, se trouverait dans ce vide, ce qui confirmerait directement le vide associé au Répulseur du dipôle.

Une photographie de la galaxie NGC 6744, qui ressemblerait à notre Voie lactée (Crédit : CC BY, ESO / Wikimedia)

Une photographie de la galaxie NGC 6744, qui ressemblerait à notre Voie lactée (Crédit : CC BY, ESO / Wikimedia)

« Depuis l’aube de la civilisation, les gens ont été préoccupés par des questions telles que où vivons-nous et qu’est-ce qui se passe autour de nous », a déclaré Hoffman.

« Maintenant, nous savons avec une grande certitude comment et pourquoi nous nous déplaçons. L’attraction et la poussée affectent tout ce qui a dans l’univers ».

Les collaborateurs de Hoffman sont Daniel Pomarède, de l’Institut de Recherche sur les Lois Fondamentales de l’Univers, CEA, de l’université Paris-Saclay, à Gif-sur-Yvette, en France, R. Brent Tully, de l’Institut pour l’astronomie (IFA), de l’université d’Hawaï, aux États-Unis, et Hélène M. Courtois, de l’IPN Lyon, de l’université de Lyon, France.