Pourquoi l’univers cartographié a-t-il la forme d’un sablier?

J’ai regardé une vidéo de l’American National History Museum intitulée The Known Universe .

La vidéo montre une animation continue dézoomant de la terre vers tout l’univers connu. Il prétend afficher avec précision chaque étoile et galaxie cartographiées jusqu’à présent. À un moment donné dans cette vidéo [3:00 – 3:15 minutes], il affiche ce texte:

Les galaxies que nous avons cartographiées jusqu’à présent.

Les zones vides où nous n’avons pas encore de carte.

À ce stade, la forme de « l’univers » est à peu près du sablier, avec de la terre en son centre.

J’ai du mal à comprendre ce que cela représente et pourquoi ils forment un sablier. Est-ce simplement parce que nous avons choisi de cartographier dans ces directions en premier? Y a-t-il une raison pour laquelle les astronomes choisiraient de cartographier dans ce modèle, ou est-ce quelque chose de plus fondamental sur la forme de l’univers? Ou est-ce à voir avec la vitesse de la lumière qui nous parvient de ces galaxies lointaines?

En continuant à partir du modèle de sablier, le rayonnement de fond micro-ondes cosmique est représenté comme une sphère et étiqueté « Notre horizon cosmique dans l’espace et le temps ». Cela n’aide pas à clarifier quoi que ce soit. Si nous pouvons cartographier le CMB dans toutes les directions, pourquoi n’avons-nous cartographié que des galaxies dans cette forme de sablier.

Tout d’abord, l’univers n’a certainement pas la forme d’un sablier. Cela ressemble simplement à cela parce que le gaz et la poussière dans le plan de notre galaxie obstruent notre vision de tout ce qui se trouve à l’extérieur de la galaxie dans ces directions. Nous ne pouvons donc voir d’autres galaxies (et des objets également éloignés) qu’en pointant les télescopes à un certain angle par rapport au plan galactique. Cela donne la forme de « sablier »: c’est simplement parce que ce sont les seules directions dans lesquelles nous pouvons voir. En réalité, nous avons toutes les raisons de penser que les galaxies sont distribuées plus ou moins uniformément, une fois que vous regardez à une échelle suffisamment grande.

La description de la vidéo ne cite pas ses sources, mais je soupçonne que (une partie / la plupart) des informations sur les galaxies lointaines proviennent du Sloan Digital Sky Survey , qui est l’AFAIK, le levé le plus complet des objets de l’univers en dehors de notre propre cluster. des galaxies. Vous voudrez peut-être consulter les informations sur leur site Web si vous êtes intéressé par ce genre de choses.

Et tant que je cite des sources, les dernières données CMB proviennent du projet WMAP .

Quelqu’un me corrigera si je me trompe, mais je pense que l’explication est la suivante:

Notre planète fait partie du système solaire, qui tourne lui-même autour du centre de la Voie lactée dans l’un de ses bras en spirale. Chaque fois que nous voulons regarder l’espace profond en direction de ces bras, nous devons regarder à travers d’épaisses couches de poussière et d’autres étoiles des différents bras en spirale que notre ligne de vue traversera. Donc, fondamentalement, notre propre galaxie entrave notre vision dans certaines directions. Ainsi, les cônes que vous voyez sont essentiellement la direction de haut en bas par rapport au plan galactique.

La bonne réponse est en fait donnée par la personne qui a posé la question (ainsi que Scott Wales), tandis que la plupart des réponses ci-dessus donnent une réponse trompeuse. La forme est en sablier simplement parce que Sloan Digital Sky Survey et 2 Degree Field Sky Survey n’ont pas cartographié tout le ciel, mais seulement environ 1/4 de celui-ci (pour le SDSS). Les autres directions apparaissent donc sombres dans la visualisation.

Il n’y a bien sûr rien de spécial dans les directions que prennent ces enquêtes. En fait, il existe d’autres levés de galaxies qui couvrent presque tout le ciel, bien que je suppose qu’ils n’aient pas produit de visualisations fantaisistes. (De plus, différents levés opèrent à différentes longueurs d’onde de lumière et sont complémentaires de cette manière et de plusieurs autres).

Il est vrai que la Voie lactée obstruerait une partie du ciel, mais 1) c’est une petite fraction (environ 20% du ciel), et 2) si vous montriez le ciel dans la direction de la Voie lactée, ce serait en fait paraissent brillants, pas noirs, pour des raisons évidentes.

La visualisation montre une forme de «sablier» parce que vous la regardez d’en haut. La disposition réelle des points est comme deux morceaux de tarte mis point par point. La visualisation porte sur la distribution des galaxies dans l’univers à de grandes distances et provient soit du relevé numérique du ciel de Sloan (SDSS), soit du relevé du décalage vers le rouge de la galaxie à 2 degrés (2dfGRS).

La réalisation de ces tracés nécessite une grande quantité de temps au télescope, car pour chaque galaxie, vous devez mesurer les spectres de la lumière qu’elle émet avec suffisamment de précision pour obtenir le décalage vers le rouge, qui est une mesure de sa distance. Les relevés ne couvrent donc pas tout le ciel, ils sont plutôt réalisés sous forme de rayures, ce qui conduit à la forme de tarte lorsqu’elle est projetée à travers l’univers. Afin d’observer la structure qui se forme à partir de la distribution de la galaxie, vous voulez un échantillon continu qui va sur une large plage angulaire, que la bande donne dans une direction. Vous voulez également vous assurer que vous n’échantillonnez pas une région spéciale du ciel, il y a donc un autre échantillon prélevé de l’autre côté du ciel.

En bref, la forme de l’échantillon est purement due au format de l’enquête, la structure réelle des galaxies remplira une sphère.

La raison intuitive pour laquelle il y a une bande noire dans la zone correspondant à l’endroit où se trouve la Voie lactée est expliquée dans les autres réponses, mais c’est loin d’être la fin de l’histoire.

En particulier, pourquoi n’apparaît-il pas également sur l’image WMAP? Eh bien, la réponse courte est que oui . Mais ce qu’ils font (et ce qui n’a pas été répondu dans d’autres questions), c’est qu’ils scannent différentes longueurs d’onde de lumière et cela leur donne suffisamment d’informations (en utilisant diverses méthodes spectrales) pour soustraire les effets de la Voie lactée (et aussi d’autres objets qui obstruer la vue).

Il est donc évident que l’on ne peut pas vraiment dire que nous ne voyons pas à travers la Voie lactée. Nous ne voyons pas seulement au sens étroit de « voir » comme en voyant dans le spectre visible de la lumière, mais évidemment ce n’est pas du tout physique. La lumière visible n’est pas spéciale simplement parce que nous, les humains, avons des yeux qui l’enregistrent. Les astronomes observent l’univers à des longueurs d’onde très différentes (comme le rayonnement X, les sursauts gamma, IR, UV et autres). Et même cela serait trop étroit. Ils observent toutes sortes de particules autres que la lumière. Les neutrinos sont un type particulier qui n’est évidemment pas très gêné par notre galaxie.

Comme cela a été souligné, la Voie lactée est à blâmer pour la forme en sablier des cartes de l’univers. Je voudrais cependant souligner pour le cas des images CMB et WMAP qui ont la contribution de la Voie lactée supprimée, qu’il semble y avoir des problèmes ouverts. Il y a une très belle conférence donnée à PI sur le sujet des anomalies CMB déduites du WMAP, qui discute de la possibilité qu’elles pourraient avoir quelque chose à voir avec la façon dont le signal de la Voie lactée est soustrait. La conférence est la suivante: si le CMB a raison, il est incompatible avec le CDM lambda inflationniste standard (2008, Glenn Starkman) et un article pertinent: Anomalies à grand angle dans le CMB