Un relevé d'amas de galaxies en rayons X a permis d'identifier la superstructure Quipu dans l'Univers proche. Elle ressemble à une longue corde nouée, dont les membres les plus éloignés l'un de l'autre sont séparés d'environ 1,4 milliard d'années-lumière. De telles concentrations de matière influencent aussi les mesures précises de l'expansion cosmique et du fond diffus de microondes.

Points clés

  • Quipu comprend 68 amas de galaxies, avec une séparation maximale de 428 Mpc, soit environ 1,4 milliard d'années-lumière. Sa masse totale estimée atteint environ 2,4 × 10¹⁷ masses solaires.
  • L'étude cartographie les amas à partir des données X de ROSAT, puis compare la structure à la répartition des galaxies et aux simulations cosmologiques.
  • Les superstructures peuvent influencer les mesures précises de l'expansion et du fond de microondes ; le signal recherché dans cette étude reste peu significatif statistiquement.

Sur une carte des amas de galaxies de l'Univers proche, un immense réseau ramifié s'étire du ciel boréal au ciel austral. Dans une étude publiée en 2025, Hans Böhringer et ses collègues ont nommé Quipu cette superstructure de 68 amas. Ses deux membres les plus éloignés l'un de l'autre sont séparés de 428 mégaparsecs (Mpc), soit environ 1,4 milliard d'années-lumière : c'est la plus grande structure identifiée dans ce relevé.

Une corde cosmique aux multiples branches

Représentée en trois dimensions, Quipu forme une longue épine dorsale courbe, prolongée par des branches plus courtes. Quipu désigne les cordelettes à nœuds utilisées par les Incas pour enregistrer des informations. Ce nom évoque la forme du réseau et rappelle les observations au Chili qui ont fourni de nombreux décalages spectraux vers le rouge des amas.

Chaque 'nœud' est ici un amas regroupant de nombreuses galaxies. Les 428 Mpc de l'article désignent la plus grande distance en ligne droite entre ses membres, supérieure aux 328 Mpc cités pour le Grand Mur de Sloan. L'institut de recherche a donc présenté Quipu comme la plus grande superstructure cosmique mesurée de manière fiable connue à l'époque. Cette comparaison dépend de la façon dont chaque étude identifie les structures et définit leur étendue.

Suivre la matière grâce aux amas en rayons X

L'équipe a utilisé le relevé CLASSIX, qui repère les amas dans les données X de tout le ciel du satellite ROSAT, puis confirme leur identité et mesure leur décalage vers le rouge par spectroscopie optique. Le catalogue couvre environ 86% du ciel. Cette étude porte surtout sur les décalages de 0,03 à 0,06, à quelque 130–250 Mpc, en intégrant aussi les membres reliés au-delà de ces limites.

Les amas servent de balises pour les régions denses de la toile cosmique. Un algorithme des amis des amis relie progressivement les amas assez proches, en adaptant le seuil de liaison à la densité d'échantillonnage du relevé, qui varie avec la distance. Les données de galaxies de 2MASS montrent des concentrations correspondantes et apportent un autre appui observationnel aux contours tracés par les amas.

La masse totale de Quipu est estimée à environ 2,4 × 10¹⁷ masses solaires, en incluant la distribution de matière à grande échelle autour des amas. Cette estimation déduit la densité de matière de celle des amas, puis la combine à un volume attribué à la structure. Elle dépend donc du modèle et des limites choisis. Ces balises observables permettent ainsi d'inférer la distribution de matière noire.

Figure 4 de l'article : carte du ciel avec Quipu en rouge, quatre autres superstructures dans d'autres couleurs et les galaxies en petits points clairs
Figure 4 : le rouge marque Quipu ; le bleu, le vert, le violet et l'orange désignent respectivement Shapley, Serpens–Corona Borealis, Hercules et Sculptor–Pegasus. Les petits points clairs sont des galaxies 2MASS du même intervalle de décalage vers le rouge ; les cercles gris représentent les autres amas. Source : Böhringer et al. (2025), A&A 695, A59. CC BY 4.0 ; conversion en WebP uniquement, sans recadrage ni modification des couleurs.

Que contiennent cinq superstructures ?

Outre Quipu, l'équipe a identifié quatre autres grandes superstructures : Shapley, Serpens–Corona Borealis, Hercules et Sculptor–Pegasus. En combinant relevé et simulations, les auteurs estiment qu'elles regroupent environ 45% des amas, 30% des galaxies et 25% de la matière de la région étudiée, tout en occupant environ 13% de son volume. Ces proportions concernent l'ensemble des superstructures dans cette région, et non Quipu seul.

La simulation cosmologique Millennium produit elle aussi des superstructures dont le nombre et la répartition des membres sont comparables. Cela montre que les immenses réseaux observés peuvent apparaître dans le modèle ΛCDM, qui comprend de la matière noire froide et une constante cosmologique. Leurs environnements particuliers offrent l'occasion d'étudier l'influence de la matière environnante sur les galaxies.

Comment la corde influence les mesures cosmiques

La gravité de ces concentrations de matière donne aux galaxies un mouvement supplémentaire par rapport à l'expansion générale de l'Univers. En prenant les écoulements autour de Shapley comme exemple, l'article estime que des mesures locales de la constante de Hubble pourraient varier d'un à quelques pour cent dans certaines directions. Cette estimation illustre l'influence de l'environnement à grande échelle ; des corrections précises exigent des cartes plus complètes de matière et de vitesses.

La lumière du fond diffus cosmologique peut subir de petites variations de température en traversant un potentiel gravitationnel qui évolue avec le temps : c'est l'effet Sachs-Wolfe intégré, ou ISW. Les modèles simplifiés de l'étude prévoient des signaux d'environ 3–5 microkelvins pour ces superstructures. La recherche dans les données de Planck donne une amplitude comparable, mais une significativité statistique inférieure à 1σ. Des observations plus probantes restent nécessaires pour confirmer le signal.

Figure 5 de l'article : deux vues tridimensionnelles de Quipu montrent les amas sous forme de points colorés le long d'un axe ramifié
Figure 5 : deux vues tridimensionnelles de Quipu. Les points représentent les amas ; leurs couleurs et tailles indiquent la distance à l'observateur extérieur propre à chaque vue. Les traits fins montrent les liaisons de l'algorithme. Source : Böhringer et al. (2025), A&A 695, A59. CC BY 4.0 ; conversion en WebP uniquement, sans recadrage ni modification des couleurs.

Les extrémités de la corde restent à explorer

Certains bords de Quipu approchent des régions où la Voie lactée masque les objets d'arrière-plan, et son extrémité sud se situe près du superamas de Vela. Avec le seuil de liaison adopté dans l'étude, les deux restent distincts. De futurs relevés devront déterminer si des membres supplémentaires se cachent derrière le disque galactique ; de nouvelles données pourraient prolonger le contour cartographié.

Les superstructures évoluent elles aussi. Les auteurs s'attendent à ce qu'elles se séparent un jour en plusieurs unités s'effondrant chacune de leur côté. La longue corde visible aujourd'hui représente une étape de l'évolution de la toile cosmique. La cartographier aide à comprendre comment la matière proche façonne les galaxies et influence les mesures de l'Univers plus lointain.